Dirección Universitaria de Educación a Distancia EAP INGENIERIA AMBIENTAL
FUENTES DE ENERGÍA NUEVAS Y RENOVABLES
2014-1
Docente: Ciclo:
Datos del alumno: Apellidos y nombres:
Nota:
ING. ERWIN PASTOR W
8
Módulo II
FORMA DE PUBLICACIÓN: TRABAJ AJO O ACAD ACAD MICO MICO que figura en Publicar su archivo(s) en la opción TRAB el menú contextual de su curso
Código de matrícula: Uded de matrícula:
Fecha de publicación en campus virtual DUED LEARN:
Recomendaciones:
1.
Recuerde verificar la correcta publicación de su Trabajo Académico en el Campus Virtual antes de confirmar al sistema el envío definitivo al Docente.
R evis ar la previs ualiza ualización ción de s u trabajo para aseg as eg urar ur ar archivo correcto.
2.
Las fechas de recepción de trabajos académicos a través del campus virtual están definidas en el sistema de acuerdo al cronograma académicos 2013-3 por lo que no s e aceptará aceptarán n trabajos trabajos extemporáneos.
1TA20133DUED
3.
Las actividades que se encuentran en los textos que recibe al matricularse, servirán para su autoaprendizaje mas no para la calificación, por lo que no deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios .
Guía del Trabajo Académico: 4.
Recuerde: NO DEB E COPIAR DE L INTER NET , el Internet es únicamente una fuente de cons ulta. Los
trabajos c opias de internet serán verificados con el SIS TE MA A NTIPL AG IO UA P y s erán calificados con “00” (cero). 5.
Estimado alumno:
El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso. Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta Nº 2 y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.
Criterios de evaluación del trabajo académico: Este trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación según naturaleza del curso:
1
Presentación adecuada del trabajo
Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del trabajo en este formato.
2
Investigación bibliográfica:
Considera la consulta de libros virtuales, a través de la Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.
3
Situación problemática o caso práctico:
Considera el análisis de casos o problematizadoras por parte del alumno.
4
Otros contenidos considerando aplicación práctica, emisión de juicios valorativos, análisis, contenido actitudinal y ético.
Usted debe desarrollar su capacidad de síntesis en cada uno de las respuestas, y no olvide mencionar las fuentes de consulta en e l presente trabajo académico.
la
solución
de
situaciones
DESARROLLAR
1
Presentación adecuada del trabajo
Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del trabajo en este formato.
Valor: 2 ptos
INTRODUCCION El aprovechamiento de las fuentes de energía renovable por el hombre es muy antiguo. Desde muchos siglos antes de nuestra era, energías renovables como la solar, eólica e hidráulica eran aprovechadas por el hombre en sus actividades domésticas, agrícolas, artesanales y comerciales. Esta situación prevaleció hasta la llegada de la Primera Revolución Industrial del Siglo XVIII, cuando las energías renovables debieron ceder su lugar a l os recursos fósiles como el petróleo y el carbón que en ese momento se ofrecían como fuentes energéticas abundantes y baratas. La revolución industrial desencadenó también los cambios sociales y económicos que dieron lugar al posterior desarrollo la gran industria hidroeléctrica considerada hoy como fuente energética renovable convencional.
2TA20133DUED
Respecto al ámbito nacional debe destacarse que el Perú ha sido tradicionalmente un país cuya generación eléctrica se ha sustentado en fuentes renovables. Esto significa que nuestro desarrollo energético contribuye desde tiempo atrás a la reducción del efecto invernadero que hoy agobia al planeta, con un desarrollo que se sustenta mayoritariamente en fuentes limpias de energía. Hasta el año 2002, la electricidad generada con centrales hidroeléctricas representó el 85% del total de energía generada en el país. Con la llegada del Gas de Camisea la participación de las hidroeléctricas disminuyó hasta llegar al 61% en el año 2008. En la actualidad, cuando la disponibilidad de recursos fósiles juega un rol determinante en el suministro energético global y nacional, y cuando los factores medio ambientales aparecen entre las preocupaciones principales de la sociedad contemporánea, las Energías Renovables resurgen con éxito creciente en todas las latitudes del planeta, alentadas por los apremios del suministro energético y la presencia de marcos normativos favorables. En este contexto, en mayo de 2008, el Estado Peruano emitió el Decreto Legislativo 1002 que promueve la inversión para la generación de electricidad con el uso de Recursos Energéticos Renovables, tales como la energía eólica, solar, geotérmica, mareomotriz, la biomasa y las pequeñas hidroeléctricas con una capacidad instalada de hasta 20MW.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
ENERGÍA EÓLICA
3TA20133DUED
ENERGÍA HIDRÁULICA
1. Elaborar un infograma sobre las energías convencionales considerando la información de la unidad I. (03 puntos)
4TA20133DUED
2. Revisar el marco legal en relación a energías renovables ubicado en la página web: del Ministerio de energía y minas, http://www.minem.gob.pe/legislacionSector.php?idSector=6# y responder lo siguiente: (03 puntos) a) ¿Existe legislación específica para las energías renovables? Ley 28546 de Promoción y Utilización de Recursos Energéticos Renovables no Convencionales en Zonas Rurales, Aisladas y de Frontera del País. b) ¿Qué proyectos ha desarrollado el Gobierno y cuál es el plan de futuro? En mayo de 2008 en el Perú se emitió el Decreto Legislativo 1002 que promueve la inversión para la generación de electricidad con el uso de energías renovables. De acuerdo con esta norma, en su artículo 2, son recursos energéticos renovables todos aquellos recursos energéticos tales como la biomasa, eólico, solar, geotérmico, mareomotriz y las pequeñas hidroeléctricas hasta una capacidad instalada de 20MW.
ENERGÍA SOLAR La energía solar es una de las opciones que se están desarrollando como alternativas a las energías provenientes de la quema de combustibles fósiles. El territorio peruano, por estar mucho más próximo al Ecuador, cuenta con sol durante la mayor parte del año, según el Atlas Solar del Perú elaborado por el Ministerio de Energía y Minas, el Perú tiene una elevada radiación solar anual siendo en la sierra de aproximadamente 5.5 a 6.5 kWh/m2; 5.0 a 6.0 kWh/m2 en la Costa y en la Selva de aproximadamente 4.5 a 5.0 kWh/m2. En el Perú hay tres ámbitos donde se ha desarrollado el uso de energía solar en el Perú. El primer ámbito (y más tradicional) es el uso como fuente térmica a través de termas de agua en zonas del sur peruano, principalmente Arequipa y Puno, departamentos en los que existe cerca de 30 empresas dedicadas a la fabricación y mantenimiento de estos aparatos. Otro ámbito donde existen avances es en la provisión de electricidad a las zonas rurales. Según datos del 2011, el 16% población peruana no tiene electricidad en sus casas, cifra que se eleva a 22% en las zonas rurales. El tercer ámbito de desarrollo, y el más promisorio, es el que ha surgido con la concesión de las 4 centrales solares que se enlazaran al Sistema Eléctrico Nacional (SEIN) luego de la primera subasta de suministro de electricidad de Recursos Energéticos Renovables (RER) llevada a cabo por el Ministerio de Energía y Minas. Las compañías españolas T-Solar Global y Solar Pack Corporación Tecnológica son las que construirán estas cuatro centrales fotovoltaicas, con una potencia conjunta de 80 megavatios 5TA20133DUED
(mw). Estas empresas han firmado contratos con el Gobierno Peruano que les permite asegurar la venta de electricidad producida de fuentes solares durante un lapso de 20 años. Según el Director General de T Solar, esta adjudicación le permitirá incrementar la cartera de proyectos en fase de desarrollo de T-Solar, que suman una potencia superior a los 650 MW.
ENERGÍA EOLICA Energía Eólica, de capitales peruanos y españoles, y el Consorcio Cobra Perú y Perú Energía Renovable, fueron las empresas que se adjudicaron los contratos para ofrecer energía eólica, en la licitación convocada por el Estado a través del Organismo Supervisor de Inversión en Energía y Minería (OSINERGMIN), para inversión en generación utilizando recursos energéticos renovables (RER).. La energía requerida al año con tecnología eólica se fijó en 320 GWh pero se adjudicó 571 GWh.
ENERGÍA BIOMASA La energía en base a biomasa, se adjudicó 843 GWh, siendo el requerimiento de 813 GWh. Así empezó a abrirse en el Perú la oferta futura de energía con fuentes renovables, respondiendo a la propuesta de la nueva matriz energética de contar con 33% de energía renovable. c) ¿Hay ayudas para las empresas que quieran instalarse en el país o para el desarrollo de estas energías? Existen como ejemplo más bien 20 empresas interesadas en desarrollar energía eólica en Perú, sin necesidad de ayuda de nadie los cuales están a punto de movilizar cerca de 1.000 millones de dólares; así como existen también más de 50 concesiones temporales otorgadas por el Ministerio de Energía y Minas (MEM) a empresas de distintos países, entre los que figuran Alemania, Noruega, EE UU y España, entre otros países, con el objetivo de realizar estudios de potencial eólico en el Perú, y que no pueden desarrollar sus inversiones porque están a la espera de dos cosas: que se cumpla con la subasta prevista en el DL 1002 por 500 MW (para ganar una participación dentro del 5% de la demanda nacional de energía eléctrica) y que se establezca la tarifa y la prima que permitan concluir los estudios de factibilidad para tomar decisiones finales de inversión. 3. Calcular la densidad de potencia que corresponde a un viento de 50 Km/h. Justificar si dicho viento es eficaz para mover un aerogenerado. (03 puntos) http://www.aulatecnologia.com/BACHILLERATO/1_bg/EJERCICIOS/enunciado s/eolica.pdf
= 12 ∗ ∗ ∗
. y Convirtiendo 50Km/h a m/s obtenemos ∗ ∗ = .. la densidad del viento es ɗ = = 1 ∗ 1.225 ∗ (13.89) 2 6TA20133DUED
= . Por lo que la densidad de potencia es 1641.39w/m , lo cual dicho viento no 2
sería eficaz para mover un aerogenerador; porque solo so aprovechables actualmente aprovechar vientos de 4m/s que equivale a una densidad de potencia de 39.2w/m 2. 4. Se dispone de una placa fotovoltaica de 50 x 20 cm, cuyo rendimiento es del 25%. Determinar la cantidad de energía eléctrica KWh que generará, para acumular en una batería, si la placa ha estado funcionando durante 7 horas, siendo el coeficiente de radiación de 8,9 cal/min.cm2. Se admite que no hay pérdidas ni en el transporte, ni en la carga de la batería. (03 puntos)
=∗∗
La planta fotovoltaica tiene una superficie de
= 50 ∗ 20 = 1000 7ℎ = 7 ∗ 60 = 420 . ∗ ∗ 420 ∗ 1000 =3738 . =8.9
Funciona durante
El rendimiento es del 25% y de este modo la energía que se obtendrá será:
4.18 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 1ℎ = 3738∗ 0.25 = 934,5 ∗ 103 ∗ 1 1 1 103 3600 = 1.09 ℎ . 5. Una industria dedicada al trabajo con madera de pino produce diariamente, en forma de desechos, 260 kg de serrín. Para aprovechar esta biomasa residual, se instala un horno generador de vapor que mueve un alternador para producir energía eléctrica. El fabricante de este sistema de reciclaje energético garantiza un rendimiento total del 50% (el porcentaje de la energía calorífica que se convierte en energía eléctrica). Averiguar el ahorro económico mensual que supone esta instalación si los gastos de mantenimiento asciende n al 20% de la energía producida. El KWh se paga a 0,1 € y se trabajan 26 días al mes. Dato: Poder calorífico del serrín de pino Pc= 4320 Kcal/Kg (02 puntos)
: 260 = 50% = 4320/
Solución
= 260 ∗ 50% = 130 = =561.6∗10 ∗130 ℎ = 561.6∗ 10∗0.2∗0.1 ℎ = 11232 ∈ 7TA20133DUED
6. En un digestor (depósito en el que se produce la fermentación de la materia orgánica) se introducen 500 Kg de estiércol de vaca y 700 Kg de paja de trigo. Al Cabo de 25 días se produce el 75% de la fermentación. ¿Qué energía, en KWh, se habrá producido? (02 puntos) Datos:
Desechos fermentables Estiércol de vaca Paja de trigo
Biogás producido (m3/Kg) 0,315 0,300
Pc del biogás: 4500 Kcal/m 3 Datos
500 700 = 4500/ Solución:
500 ∗ 75%= 375 700 ∗ 75%= 525 375∗0.315=118.125 525 ∗ 0.3 = 157.5 = 275.175 =275.13 ∗4500/ 1.24∗10
7. Un embalse tiene una capacidad de 60 hm 3 y un salto bruto de 140 m. Si posee una potencia instalada de 718 250 KW y seis turbinas idénticas, calcular: a) La potencia de cada turbina. b) El caudal de cada turbina. c) La energía potencial almacenada en cada turbina. d) Si el embalse produce una energía media anual de 3 490 GWh, ¿cuál será el tiempo medio de utilización (en horas) al día de la central? e) Si quisiéramos producir la misma energía eléctrica en una central térmica, ¿cuántas toneladas de carbón (Tec) deberíamos quemar al día si disponemos de un rendimiento del 45%. (02 puntos) a) La potencia de cada turbina es la potencia instalada entre el número de turbinas:
b)
718250 6 =119708 119708 =∗∗ℎ=∗ 9.8 ∗140 2
8TA20133DUED
87.253 = 119708 ∗140= 9.8/2 c)
63 3 10 60 ∗ 13 =60∗1063 1 1 10 60∗10 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 1 =60∗10 =∗∗ℎ=60∗10 ∗ 9.8 ∗140=5,88∗10 2 1 1ℎ 1 =5,88∗10 ∗ 1 ∗ 10 ∗ 3600 =0,16∗10ℎ
d) La energía media del embalse es:
3490 ℎ = 3490 ∗ 10ℎ=3490∗10 ℎ
Si no hay pérdidas las horas de funcionamiento de la central son:
= → = =3490∗10 ℎ 718250 365 = 13,31ℎ/
e)
∗ . ∗ 3490∗10ℎ∗ ∗ =125640∗10 =30153.6∗10
45 ∗ 1 =1,78∗10 ∗ 1 =1,78∗10 30153.6∗10 ∗ 100 7600 10
9TA20133DUED
