Generación de energía eléctrica por fuentes de energías renovables (GE3R) en la red de abastecimiento de agua potable del espacio urbano

Autor: Niño Martín, Daniel; 

Tipo de documento: Tesis

Director/es: Sáenz-Díez Muro, Juan CarlosBlanco Fernández, Julio

Universidad: Universidad de La Rioja

Año: 2013 

Resumen: En la presente Tesis Doctoral se desarrollan y presentan los aspectos fundamentales de las investigaciones llevadas a cabo a lo largo del doctorado y sus resultados. Estos estudios centran su aplicación en la generación de energía eléctrica por fuentes renovables (GE3R) en el entorno urbano. Tiene por objetivo conseguir un aprovechamiento hidroeléctrico en las redes de distribución de agua potable en zonas urbanas. Entre todas las fuentes de energía renovable la potencia del agua es de las más explotadas; en algunos países europeos cubre más del 30 % de las necesidades eléctricas nacionales. Será difícil que se construyan nuevas instalaciones hidroeléctricas de grandes potenciales debido a la interrupción que eso significa en los cursos de los ríos y contra las leyes ambientales. Pero hay un gran potencial para instalaciones pequeñas, por debajo de 1 MW. El documento que se presenta es un muy buen ejemplo del aprovechamiento del agua que se sirve a un núcleo urbano, generando unos beneficios previos, antes de ser consumida. Tradicionalmente se conoce a la energía hidráulica como aquella que aprovecha la energía potencial existente en un salto o desnivel entre dos masas de agua, para obtener energía mecánica, esta es aprovechada para excitar el rotor de un generador y producir así energía eléctrica considerada renovable, pues el ciclo hidrológico tiene su origen en el Sol fuente energética natural y virtualmente inagotable. Este es el proceso de transformación energética que tiene lugar en un aprovechamiento hidroeléctrico. El elemento encargado de realizar la transformación de la energía potencial en energía mecánica es la turbina hidráulica, catalogada como máquina de fluido, cuyo principio de funcionamiento es el intercambio de energía mecánica en forma de momento cinético y cuyo estudio y diseño se hace sin tener en cuenta la variación del volumen especifico (o densidad) a través de la máquina. El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral consiste en la extracción de conclusiones de los análisis sobre la implantación de este tipo de aprovechamiento que pueden ser considerados como novedosos, demostrando que la distribución de agua puede ser un potencial hidroeléctrico pendiente por desarrollar, que la energía eléctrica generada es considerada renovable y que se ha generado la tecnología para llevarlo a cabo. Se va a determinar si existe disponibilidad de recursos en la Red de Distribución de Agua Potable para llevar a cabo un aprovechamiento Microhidraúlico (potencia producida por debajo de 1MW), sin que por ello se alteren las condiciones de calidad de suministro de agua a los consumidores. Se ha realizado un extenso repaso de la bibliografía internacional para conocer el estado actual tanto de los modelos de caracterización de las redes de distribución de agua potable, como de los modelos de los dispositivos para genera energía en sustitución de las válvulas reductoras de presión en el espacio urbano. Debido a la amplitud de esta investigación se ha incluido en los diversos capítulos que conforman este documento. La tesis se ha organizado en seis capítulos. Este primer capítulo introduce y presenta de forma breve al resto de los capítulos. Se comienza con una introducción y se describen los objetivos planteados. En el Capítulo II, se hace un estudio de las redes de distribución de agua potable, desde su diseño y cálculo hasta las posibles mejoras de las mismas, incluyendo bibliografía nacional e internacional al respecto. Se hace mención especial en las Válvulas Reductoras de Presión (VPR) que son los elementos base de esta investigación. Se realiza también una valoración del potencial energético de las VRP. Finalmente se presentan resultados de los modelos realizados. En el Capítulo III, se presenta el estado de la técnica de los dispositivos generadores hidro-eléctricos, y tras comprobar en publicaciones naciones e internacionales que no existe ningún dispositivo que cumpla las necesidades de nuestra investigación, se presenta el Dispositivo Reductor de Presión Regenerativo, que es la inventiva de este estudio y que se encuentra en fase de patente. En el Capítulo IV, se hace referencia a los modelos obtenidos al integrar el Dispositivo Reductor de Presión Regenerativo en las Redes de Distribución de Agua Potable, y se hace una valoración de la energía que obtiene. En el Capítulo V, se ha plasmado la viabilidad de este dispositivo, así como el recorrido en el ahorro energético y reducción de emisiones de CO2. El Capítulo VI, finaliza con las conclusiones y las aportaciones originales, así como con la presentación de los trabajos de investigación futuros como continuación a los recogidos en la presente tesis.