TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES

ÍNDICE COMPLETO DEL LIBRO:

CAPÍTULO 1. LAS FUENTES DE ENERGÍA DE ORIGEN RENOVABLE.- La explotación de las fuentes de energía.- Caracterización de la energía.- Fuentes de energía no renovable.- Fuentes de energía renovable.- La transformación de la energía.- Energía disponible y energía primaria.- Una justificación al estudio de las energías renovables.- Generalidades.- Necesidad por la demanda.- Necesidad por el impacto.- Necesidad por la garantía del suministro.- Razones económicas.- Impacto en el crecimiento económico.- Conclusiones sobre el aprovechamiento de las fuentes de energía.- Las necesidades energéticas a nivel mundial.- Las perspectivas de las renovables en el mundo.- La situación energética en España. La influencia de las energías renovables.

CAPÍTULO 2. INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA SOLAR.- Antecedentes.- La naturaleza de la energía solar.- La medición de la energía del sol: la constante solar.- La radiación normal extraterrestre.- Distribución espectral de la radiación solar.- Variación del flujo de energía con la distancia.- La radiación solar terrestre..- La captación térmica.- Base de datos de irradiación de los principales municipios en España.

CAPÍTULO 3. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: TIPOLOGÍA Y CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES.- Introducción - Componentes de una instalación solar térmica.- Clasificación de las instalaciones solares térmicas.- Clasificación según el sistema de expansión.- Clasificación según el sistema de intercambio.-Clasificación según la solución de integración con el sistema de energía auxiliar: acumulación solar y auxiliar centralizada.- No es necesario preparar los termos eléctricos para el caso de la acumulación solar centralizada, al contrario de lo que ocurre si se utilizan calderas de gas.- Acumulación solar distribuida que alimenta a una caldera de gas individual natural de tipo mixto modulante.- Conclusiones.- Clasificación según la aplicación.

CAPÍTULO 4. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: LOS SUBSISTEMAS.- El subsistema de captación Introducción.- Tipología de captadores solares de baja temperatura.- El captador solar plano.- Factores a tener en cuenta en la elección de un captador solar plano.- Principales componentes de un captador solar plano.- El tratamiento del absorbedor.- El rendimiento estacionario del captador solar.- Características esenciales de los captadores solares planos.- Instalación del campo de captadores solares.-Dimensionado básico del campo de captadores.- Cálculo de pérdidas por sombras sobre el campo de captadores.- Cálculo de las pérdidas por orientación e Inclinación de los captadores solares.- Cálculo de la distancia entre filas de captadores.-Rendimiento de las instalaciones solares térmicas.- Estructuras soporte.- El subsistema hidráulico.- Criterios generales.-  El equilibrado mediante la técnica de retorno invertido.- Diseño del sistema hidráulico.- Elementos del sistema hidráulico.-Diseño del circuito hidráulico en instalaciones con circulación forzada.- El subsistema de intercambio.- El Intercambiador de calor.- El coeficiente global de transmisión de calor.- Clasificación de los elementos de intercambio de calor.- Diseño y cálculo del sistema de intercambio.- El sistema de acumulación.- Introducción.- Tipos de acumulador en función del sistema de intercambio.- Condicionantes de diseño.- Funcionamiento y optimización de los sistemas de acumulación.- Criterios de selección del acumulador.- Cálculo del sistema de acumulación.- El subsistema de control.- El equipo de control.- Requisitos del proyecto.- Monitorización.- Equipos de medida.

CAPÍTULO 5. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA GENERALIDADES.- El efecto fotoeléctrico.- Interpretación cuántica del efecto fotoeléctrico.- Historia del efecto fotovoltaico.- Los semiconductores.- Las aplicaciones del efecto fotovoltaico.- Tipos de sistemas fotovoltaicos.- Generalidades.- Sistemas aislados.- Sistemas fotovoltaicos conectados a la red.

CAPÍTULO 6. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA: LOS COMPONENTES DE LOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS.- La célula solar.- La configuración de la célula solar.- El silicio.- Otros materiales empleados en las células solares.- Características típicas de las células solares.- El panel fotovoltaico.- Composición y geometría del panel.- Características eléctricas.- El generador fotovoltaico.- Las estructuras soporte.- Tipos.- Requisitos.- Los cables de conexión.- El inversor.- Necesidad del inversor.- Tipos de inversores.- Requisitos para el inversor en el sistema fotovoltaico.- La Batería Solar.- La batería de Pb-ácido.- La batería de Ni-Cd.- El regulador de carga.- Función.- Regulación de la intensidad de carga de las baterías: igualación, carga profunda, flotación.-Tipos de regulador de carga.- Características esenciales de los reguladores de carga.- Sistemas Aislados.- Generalidades.- Características técnicas de los sistemas aislados.- Configuraciones típicas para las instalaciones aisladas.- Instalaciones Conectadas a Red.- Generalidades.- La conexión a red.- Las Pérdidas en el Sistema Fotovoltaico.- Pérdidas por temperatura.-Pérdidas por no cumplimiento de la potencia nominal.- Pérdidas por conexionado.-Pérdidas por sombreado del generador.- Pérdidas por polvo y suciedad.- Pérdidas angulares.- Pérdidas espectrales.- Pérdidas por el rendimiento del inversor.- Pérdidas por rendimiento de seguimiento del punto de máxima potencia del generador.- Pérdidas por caídas ohmicas en el cableado.- Pérdidas por explotación y mantenimiento.- El PR (Performance Ratio) de la Instalación y el cálculo de la producción en el sistema fotovoltaico.- Potencia producida por el generador fotovoltaico ideal.- Pérdidas en el sistema.- Estimación de la  producción en el sistema fotovoltaico.- Horas Equivalentes de Sol y Performance Ratio.- Comparativa entre las pérdidas en sistemas fotovoltaicos fijos y con seguimiento.- Conclusiones en cuanto a la estimación de energía generada.

CAPÍTULO 7. ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA: GENERALIDADES.- Antecedentes.- El desarrollo legislativo.- Introducción a la tecnología.- Clasificación de los sistemas solares.-Experiencias en centrales eléctricas termosolares y tipos de concentración solar.- Concentradores cilindro-parabólicos.- Sistemas de receptor central con campo de helióstatos.- Sistemas disco-stirling.- Comparativa de las diferentes tecnologías.

CAPÍTULO 8. ENERGÍA SOLAR TERMOELÉCTRICA:  DESCRIPCIÓN DE LOS SUBSISTEMAS.- Generalidades.- Subsistema de concentración de energía solar.- Óptica parabólica y esférica.- Diagramas de rayos bidimensionales.- Colectores de línea focal.- Discos de punto focal.- Reflexión de energía al receptor.- Reflexión de rayos paralelos.- Reflexión de rayos no paralelos.- La contribución de los errores.- Subsistema de transformación de radiación solar en energía térmica.- Subsistema de almacenamiento de energía térmica.- Subsistema de conversión de energía térmica en eléctrica.- Subsistema de control.-Subsistema de adquisición de datos.

CAPÍTULO 9. LAS PERSPECTIVAS DE LA ENERGÍA SOLAR.- El Código Técnico de la Edificación.- La Calificación  Energética de los Edificios y el nuevo RITE.- Objetivos de la Calificación Energética de los Edificios.- Procedimiento para la certificación de eficiencia energética de los edificios de nueva construcción.- Certificaciones y calificaciones de los edificios.- La introducción de la etiqueta de eficiencia energética.- Especificaciones técnicas de la metodología de cálculo de la calificación de eficiencia energética.- La escala de eficiencia energética.- El nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) y la Energía Solar Térmica.- Las perspectivas de mercado de la energía solar térmica.- El desarrollo de la energía solar térmica en España.- Las expectativas de desarrollo de la Energía Solar Térmica.- Las barreras de entrada para la energía solar térmica.- El mercado fotovoltaico en España.- El potencial de la energía solar fotovoltaica.- El sistema de retribución para las centrales fotovoltaicas conectadas a red.- Tarifas y régimen retributivo para energía solar fotovoltaica.-Las barreras de entrada para la energía solar fotovoltaica en España.-Barreras económicas.- Barreras tecnológicas.- Barreras normativas.- Barreras sociales.

CAPÍTULO 10. ENERGÍA EÓLICA: GENERALIDADES.- Aproximación a la Energía Eólica.- Reseña histórica sobre la Energía Eólica.- El Aprovechamiento de la Energía Eólica y el Viento.- Introducción al estudio del viento.- Los gradientes de presión y la fuerza de Coriolis.- Los vientos globales o geostróficos.- Los vientos locales y de superficie.- Los efectos de atenuación sobre los vientos locales.- Potencia eólica.- Potencia eólica disponible.- Potencia eólica aprovechable.- Teoría de la cantidad de movimiento y la Ley de Betz.- La variabilidad de la velocidad del viento.- La irregularidad en la velocidad del viento.- Variabilidad del viento a corto plazo.- Turbulencia atmosférica.- Variaciones espaciales del viento.- Obtención y tratamiento de datos de viento.- Parámetros representativos del potencial eólico.- Toma de medidas.- Tratamiento de los datos eólicos.- Representación estadística del viento. La distribución de Weibull y Raileigh.- Análisis estadístico.- Selección de emplazamientos.- Datos generales.- Factores influyentes en el funcionamiento de un sistema eólico.- Criterios básicos de selección de emplazamientos.- Aspectos particulares en la selección de emplazamientos.- Distribución del parque.- Otros factores.- Aspectos medioambientales.- Análisis del impacto sobre el medio.- Impacto sobre la flora y la erosión.- Efectos sobre la avifauna.- Impacto visual.- Impacto sonoro.- Parques Eólicos Marinos (Off Shore).- Introducción.- Ventajas de los emplazamientos marinos.- Costes de los parques eólicos marinos.- Tecnología en las cimentaciones de aerogeneradores en emplazamientos marinos.- Modificaciones en el diseño de las aeroturbinas para parques marinos.- Operación del parque.- Impacto medioambiental.- El marco legislativo de los parques eólicos marinos en España.- Problemas técnicos que plantea el uso de la energía eólica.-

CAPÍTULO 11. ENERGÍA EÓLICA: AEROGENERADORES.- Generalidades.- El funcionamiento del aerogenerador.- Componentes de un aerogenerador.- Cimentación.- La Torre.- La góndola.- El rotor.- Generalidades y tipos.- Las palas del aerogenerador.- La pérdida aerodinámica.- El buje.- Aerodinámica del rotor.- Sustentación.- Fuerzas aerodinámicas.- Determinación del perfil y alabeado óptimos.- El mecanismo de orientación.- Tamaño de las turbinas.- Tipos de Aerogeneradores.- Generalidades.- Máquinas eólicas de eje horizontal.- Máquinas eólicas de eje vertical.- Aerogeneradores de eje horizontal.- Aerogeneradores de paso variable y paso fijo.- Aerogeneradores de velocidad variable y velocidad fija.

CAPÍTULO 12. ENERGÍA EÓLICA: SITUACIÓN ACTUAL DEL MERCADO Y PERSPECTIVAS.- El contexto internacional de desarrollo de la energía eólica.- El marco regulatorio en España.- El futuro del sector eólico.

CAPÍTULO 13. BIOMASA: PRODUCTOS Y SISTEMAS.- Introducción a la biomasa.- Ventajas e Inconvenientes de la introducción de la  biomasa como fuente de Energía.-Tipos de biomasa.- La biomasa natural.- Biomasa residual seca.- Biomasa residual húmeda.- Cultivos energéticos.- Biocarburantes.- Generalidades.- Tipos de biocarburantes y su clasificación.- Ventajas e inconvenientes del uso de biocombustibles.- Alcoholes de origen orgánico.- El empleo de etanol y el metanol de origen orgánico.- La producción de bioetanol.- Ventajas e inconvenientes del uso del bioetanol.- Bioaceites y biodiesel.- Características del biodiesel.- La producción de biodiese.-l Ventajas e inconvenientes del empleo de biodiesel.- Biocombustibles gaseosos y biodigestores.- Uso de los biocombustibles gaseosos.- La combustión del biogás.- La digestión anaerobia.- Sistemas de digestión anaerobia.- Los vertederos de residuos sólidos urbanos.- Características energéticas de la biomasa.- Utilización industrial de la biomasa.- Generalidades.- Procesos de conversión.- Aplicaciones energéticas de la biomasa.- La producción en Régimen Especial con biomasa.- Ámbito de aplicación.- Exclusiones del RD 661/2007.-Eficiencia energética.- La hibridación.

Anexo I.-Legislación vigente para las instalaciones térmicas y energéticas en edificios.

Anexo II.- Legislación nacional vigente para la actividad de producción de energía en régimen especial.

Anexo III.- Cálculo de pérdidas por sombras en sistemas solares .

Anexo IV.- Factor de corrección k para superficies inclinadas.

Anexo V.- Energía solar incidente sobre superficie horizontal.

Anexo VI.- Temperatura ambiente media en las horas de Sol ( º C).

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS