les energies
DESCRIPTION
LES ENERGIES. Hi ha dos grans tipus d’energies: Les energies renovables : provenen de fons d’energia que no s’exhaureixen, encara que s’utilitzin de manera constant. Les energies no renovables : són aquelles que no es poden tornar a utilitzar, deriven dels combustibles fòssils. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
LES ENERGIES
Hi ha dos grans tipus d’energies:
Les energies renovables: provenen de fons d’energia que no s’exhaureixen, encara que s’utilitzin de manera constant.
Les energies no renovables: són aquelles que no es poden tornar a utilitzar, deriven dels combustibles fòssils.
LES ENERGIES RENOVABLES
Energia solar
Energia hidràulica Energia eòlica Energia de la biomassa i dels RSU Energia geotèrmica Energia mareomotriu Energia de les ones Energia tèrmica dels oceans
Fotovoltàica
Fototèrmica
ENERGIA FOTOVOLTÀICA
DEFINICIÓ:Consisteix en transformar la radiació solar
directament en energia elèctrica mitjançant cèl·lules solars o fotovoltàiques.
QUÈ ÉS UNA CÈL·LULA SOLAR?És una làmina de silici, que té la propietat de
produir electricitat quan hi incideixen els fotons de les radiacions.
TIPUS DE CÈL·LULES SOLARS.
TIPUS DE CÈL·LULES SOLARS
MICROCRISTALINES POLICRISTALINES
CÈL·LULES MICROCRISTAL·LINES
Un sol tipus de cristall
Major rendiment, al voltant del 30%
Cares i difícils de trobar
CÈL·LULES POLICRISTAL·LINES
Silici barrejat amb arsènic i galí
Rendiment al voltant del 15%
Duració limitada
Resistents a determinades condicions climàtiques
Més econòmiques i fàcils de trobar
FUNCIONAMENT I APLICACIONS
S’obté una tensió de 0,58V per una potència de 1kW/m2
Això porta a la connexió en sèrie
Fins a 36
Aplicacions:
- Instal.lacions aïllades o bé connectades a la xarxa
- Utilització en satèl·lits
AVANTATGES I INCONVENIENTS
La llum del sol és una energia renovable i inacabable.
No contamina el medi ambient.
Els panells solars rarament necessiten manteniment.
Els panells fotovoltàics duren fins a 30 anys.
Es possible augmentar el volum del pannell solar sempre que vulguis tan sols cal afegir noves plaques en sèrie.
L’energia recollida de les L’energia recollida de les
cèl·lules solars ha d’estar cèl·lules solars ha d’estar
emmagatzemada en emmagatzemada en
batèries. batèries.
El preu dels materials i la El preu dels materials i la
seva instal·lació són molt seva instal·lació són molt
elevatselevats
Les grans centrals solars Les grans centrals solars
ocupen molt d’espai. ocupen molt d’espai.
Està en funció de la Està en funció de la
climatologia. climatologia.
EL FUTUR
Opció sostenible de futur. S’espera que properament sigui una de les fonts d’electricitat més importants.
Recerca de materials més econòmics com el silici amorf, però amb rendiments de conversió inferiors.
L’ENERGIA FOTOTÈRMICA
L’aprofitament de l’energia solar es pot fer per via tèrmica, que consisteix en la transformació de la radiació solar en energia tèrmica.
La utilització es pot fer mitjançant: Sistemes actius
Captadors amb o sense concentració Centrals termosolars
Centrals de col.lectors de concentració Centrals solars de torre central
Sistemes passius Arquitectura bioclimàtica
CENTRAL DE COL·LECTORS SOLARS DE CONCENTRACIÓ
Per mitja dels miralls parabòlics la radiació del sol es concentra en un tub que conte un fluid que s’escalfarà.
Aquest s’utilitza per a produir vapor que alimenta una turbina.
Un generador unit a la turbina produeix electricitat.
Si l’energia solar no és la suficient, un sistema de suport és l’encarregat de produir la calor necessària.
CENTRAL SOLAR AMB TORRE CENTRAL
Camp d’heliòstats. Concentren la radiació
en un receptor instal.lat a l’extrem d’una torre.
En aquesta hi ha una caldera que escalfa un fluid.
Aquest fluid s’evapora i accionarà una turbina.
La turbina farà que giri el generador el qual produirà electricitat.
Sistema d’alt rendiment termodinàmic
COMPONENTS D’UNA INSTAL·LACIÓ SOLAR
COMPONENTS D’UNA INSTAL·LACIÓ
SOLAR
COL·LECTORSACUMULADOR
DECALOR
COMPONENTS D’UNA INSTAL·LACIÓ SOLAR.
EL COL·LECTOR SOLAR
El Col·lector pla:
L’aigua calenta sanitària (ACS) i la calefacció d’un habitatge es pot produir amb col·lector solars plans.
Aquests tenen un rendiment del 50% al 60%.
El rendiment es pot incrementar si es fan servir els col·lectors al buit.
COMPONENTS DE UNA INSTAL·LACIÓ SOLAR
L’acumulador de calor : Si la temperatura de l’aigua produïda pels col.lectors plans
solars no està suficient calenta, l’acumulador l’escalfa fins a la temperatura necessària per a l’ús domèstic.
Degut a la seva forma cilíndrica hi ha una variació de temperatures al seu interior.
L’aigua necessària per l’ús domèstic es extreta de la part
superior de l’acumulador.
EL MEDI AMBIENT I EL FUTUR
Si la quantitat d’energia solar necessària en una insta·lació de col·lectors es compara amb la que produeix aquesta, és difícil veure que és rentable la seva construcció.
Les aplicacions per a l’ús domèstic són amortitzables al voltant de 2 anys.
En tota Europa s’espera un creixement del 20% en aquest tipus de col·lectors.
Les plantes solars tèrmiques són duradores, beneficioses i respectuoses amb el medi ambient.
L’ENERGIA HIDROELÈCTRICA
Aquestes centrals produeixen un total de 675.000 MW, que és l’energia equivalent a 3,6 bilions de barrils de petroli.
Les plantes hidroelèctriques produeixen aproximadament un 24% de l’electricitat mundial.
Això suposa una reducció de 371.000 tones de CO2 emeses a l’atmosfera.
TIPUS DE CENTRALSHIDROELÈCTRIQUES
Hi ha dos grans tipus de centrals:
Presa al transcurs d’un riu: Es construeix la presa al curs del riu.
Centrals d’aigua fluentCentrals d’aigua embassada
Centrals de derivacióCentrals d’acumulació
Centrals de bombeig o reversibles: Aquetes centrals són necessàries per a controlar la demanda
energètica. Centrals de bombeig purCentrals de bombeig mixt
COM FUNCIONEN?
Energia potencial
Energia cinètica
Energia cinètica de
rotació
Energia elèctrica
Utilització
Embassament
Canonades
Turbina
Alternador
Línies d’alta tensió
Transport
ELS TRES TIPUS DE TURBINES
TIPUS DE TURBINES
PELTON KAPLAN FRANCIS
TURBINA PELTON
TURBINA PELTON
La roda Pelton (turbina) és una roda d’impuls, que mitjançant la força de l’aigua fa moure les aspes amb forma de cullera, una direcció aproximada de 180 graus per damunt del angle d’entrada.
S’utilitza més freqüentment en llocs on hi ha grans salts d’aigua i de cabal regular.
TURBINA KAPLAN
KAPLAN
En la turbina Kaplan l’ aigua circula en el mateix sentit que l’eix. Es pot regular la inclinació de les aspes del rotor; per tan s’adapta a diferents cabals que circulen a traves d’aquesta.
Es ideal per a petits salts de aigua de poca altura i cabal molt variable.
TURBINA FRANCIS
FRANCIS
Està formada per un part fixa, amb unes guies corbades i per una part mòbil també corbada (rotor). La inclinació dels “deflectors” es pot regular perquè l’aigua vagi amb la direcció més apropiada cap el “rotor”, mantenint el règim de revolucions adequat per a la producció d’energia elèctrica.
És apropiada per a salts i cabals mitjans.
L’IMPACTE AMBIENTAL
No emeten partícules contaminants a l’atmosfera i no generen residus directes.
Ara bé, la construcció d’una central hidroelèctrica provoca un fort impacte ambiental.
En general, aquestes centrals causen inconvenients al medi ambient: Pèrdua de terrenys fèrtils i d’algunes poblacions. Alteració del cabal dels rius, amb possibles conseqüències per
la vegetació i la fauna. Possible acumulació de matèria orgànica, pèrdua de qualitat
de les aigües. Els grans embassaments poden variar el microclima.
ENERGIA EÒLICA
Definició d’energia eòlica
L’energia cinètica del vent, es converteix en un aerogenerador en energia elèctrica.
L’energia del vent és una de les fonts d’energia natural més antigues. Fa 3.000 anys el vent s’utilitzava per a la navegació de vaixells de veles.
Un dels primers molins eòlics va ser construït al segle XII.
TIPUS D’AEROTURBINES
Una aeroturbina aprofita l’energia cinètica del vent.
TIPUS D’AEROTURBINES:
AEROMOTORS: Utilitzen directament l’energia mecànica de l’eix.
AEROGENERADORS: Tranformen l’energia mecànica del seu eix en energia elèctrica.
COM ÉS UN AEROGENERADOR? I ON ELS TROBEM?
1 Rotor o turbina2 Pales del rotor3 Sistema de regulació4 Sistema multiplicador5 Sistema de control i interruptors elèctrics.6 Generador7 Sistema d‘orientació8 Torre o suport9 Connexions principals
EL FUNCIONAMENT D’UN AEROGENERADOR
El vent fa girar les pales de l’aerogenerador.
Les pales transmeten el moviment a la caixa de transmissions, les quals augmenten la velocitat de gir.
Mitjançant un eix de moviment circular es transmet el moviment al generador.
El generador obté electricitat i aquesta es transportada al transformador.
Aquest transforma el voltatge en CA 20 KV.
ELS PARC EÒLICS
Són instal.lacions que aprofiten l’energia elèctrica obtinguda amb aerogeneradors i es classifiquen en:
Instal.lacions no connectades a la xarxa comercial
Instal.lacions connectades a la xarxa elèctrica
Com a suport
Com a centrals generadores d’electricitat
EXEMPLES:
El parc eòlic de Roses (Empordà) amb 550 kW
El parc eòlic del Baix Ebre amb 4050 kW
27 generadors en sèrie de 150 kW
AVANTATGES I INCONVENIENTS
No produeix danys a l’atmosfera.
Ràpida construcció.
El vent és una energia que està al nostre abast.
No es necessari molt espai.
És una font d’energia segura i renovable.
Tan sols es pot construir en àrees on hi hagi suficient vent. Vent superior a 6 m/s.Disponibilitat mínima de 2500 hores/any.Impacte sonor sobre el paisatge.
L’ENERGIA DE LA BIOMASSA
La biomassa és la matèria orgànica d’origen vegetal o animal, susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.
Els processos poden ser: Processos físicsProcessos termoquímicsProcessos bioquímics
TRANSFORMACIÓ DE LA BIOMASSA
Els processos físics preparen la biomassa per al seu ús directe com a combustible. Homogenització o refinat Densificació
Els processos termoquímics, permeten l’obtenció de combustibles sòlids, líquids o gasosos. La piròlisi o destil.lació seca Gasificació
Els processos bioquímics sotmeten la biomassa a fermentacions. Digestió anaeròbica Fermentació aeròbica o alcohòlica
TRACTAMENT DE LA BIOMASSA
Processos als quals es sotmet la biomassa:
AVANTATGES I INCONVENIENTS
És una energia renovable i no costa diners..
És una forma de poder disposar d’energia acumulada.
No causa contaminació ja que no hi ha cap combustió.
Reduccions d’emissions de substàncies nocives.
S’aprofita entre un 80-90% de l’energia.
Les centrals sols necessiten un turbina, un generador i un transformador.
Impacte sobre la fauna i la Impacte sobre la fauna i la flora de la zona. flora de la zona. Causen impacte visual. Causen impacte visual. Necessiten llocs específics Necessiten llocs específics per a la seva construcció. per a la seva construcció.
ELS RESIDUS SÒLIDS URBANS (RSU)
L’eliminació dels RSU generats per l’activitat domèstica s’ha convertit en un greu problema de caràcter mediambiental.
La millor estratègia de gestió i eliminació dels residus consisteix en:
combinar processos de recollida selectiva amb reciclatge i compostatgelimitar les opcions d’incineració i d’abocament pels rebuigs residuals dels processos anteriors.
La seva valoració energètica es concreta en aprofitar el biogàs, obtingut en la fermentació i en recuperar l’energia tèrmica de la combustió.
APROFITAMENT DELS RSU (I)
Aplicacions de l’energia obtinguda a partir dels RSU
Pel que fa a la incineració, l'energia que es recupera és aprofitada per:
- Generar electricitat: un exemple el tenim en la incineradora de Tarragona que subministra electricitat per a aquesta ciutat.- Generar vapor: per ser venut a indústries properes que en els seus processos necessiten aquest element.
APROFITAMENT DELS RSU (II)
Pel que fa al biogàs, provingui dels dipòsits controlats o de les plantes de metanització, es pot utilitzar en:
Turbines: podem cremar el biogàs directament en una turbina i obtenir electricitat i calor.
Motors alternatius: obtenim electricitat i calor en major proporció a l'anterior, però cal depurar el biogàs d'impureses com ara l'àcid sulfhídric.
Xarxa de gas natural: el gas natural que utilitzem a casa nostra és constituït per metà, si aconseguim netejar el nostre biogàs de les altres substàncies, recordem que un 50 %(com a mínim) és metà, el podrem barrejar amb el gas de la xarxa.
Combustible d'automoció: darrerament hem vist autobusos que circulen amb gas comprimit. El biogàs, un cop depurat de tots els seus components diferents del metà, es comporta igual que aquest combustible.
ENERGIA GEOTÈRMICA S’entén per energia geotèrmica aquella part de
l’enegia intrínseca de la Terra que es manifesta en forma de calor.
Hi ha indrets anomalies geotèrmiques en què el flux calorífic arriba a ser fins a deu o quinze vegades més elevat del normal.
Les condicions geològiques que determinen un jaciment geotèrmic són: Presència entre 1000 i 2000 m, de roques poroses i
permeables Un flux de calor que escalfi l’aqüífer Existència d’una capa impermeable que eviti la pèrdua de calor
COM FUNCIONA UNA CENTRAL GEOTÈRMICA?
En primer lloc s’han de realitzar dos forats a l’interior de la terra a una profunditat d’entre 1000 i 4500m.
S’han d’interconectar els fos forarts mitjançant la cavitat que es realitzarà a la part inferior dels forats.
L’aigua freda es bombarà dins de la cavitat. Una vegada dins, l’aigua
s’escalfarà degut al calor de l’interior de la terra.
L‘aigua calenta arribarà a un intercanviador el qual, si s‘escau, acabarà d‘escalfar l‘aigua per al seu ús.
EXEMPLES D’UNA ESTACIÓ
Planta Geotérmica de Offenbach, Platz, Alemania. Capacitat de la planta: prop de 6.5 MW Potència real: prop de 5.0 MW Rendiment: 8.000h/any Matèries primeres: 2.000 l de aigua/segon, a la temperatura de 145ºC i
150ºC a una profundiitat de 2.500m Utilització: escalfar l’aigua de 145ºC a 70ºC per la producció de
electricitat i de 70ºC a 50ºC per escalfament. Punt de suport tècnic per la generació d’energia geotèrmica: amb
2 forats de soport i 1 de reinjecció. Concepte tècnic del procès ORC: amb 2 turbines abaixa la pressió,
generador i reitregrador. Energia: alimenta la red de Pfalzwerke Ally Localització: als voltans d’Offerwerke Ally 1r esdeveniment: reconèixer el forat. Posat en funcionament: 2003 L’energia produïda a la planta de Offenbach pot ser de 52.000 MW/any. La
inversió del projecte serà de 106 millones/€ i el temps d’utilització serà de 25 anys.
ELS PROS I ELS CONTRES
Es independent de les condicions climàtiques de l’exterior de la terra.
És una energia barata a llarg plaç.
Necessita poc espai per a la seva construcció.
Es pot utilitzar en qualsevol lloc.
Està financiada pel govern. No s’esgoten els recursos
naturals. No hi ha emissions. És una font d’energia
ilimitada.
Alts costos d’inversió. Els millors subministraments i aprofitaments estan limitats a certes àrees del món. La facilitat de corrossió dels conductes. Curta vida de les instal.lacions
CENTRALS MAREOMOTRIUS
Els mars i els oceans són una font d’energia pràcticament inesgotable. El seu aprofitament es pot classificar en:
L’energia de les marees
L’energia de les ones
L’energia tèrmica dels oceansTotes elles estan en vies d’experimentació, perquè presenten alguns problemes:
Efectes corrosius de l’aigua salada
Condicions atmosfèriques adverses
Dificultats de transport de l’energia produïda
Elevats costos
L’ENERGIA DE LES MAREES
Les centrals mareomotrius aprofiten l'energia de les marees per produir energia elèctrica.
En una central mareomotriu, un dic separa una badia o estuari del mar obert. En pujar la marea, s'obren les comportes i l'aigua entra a l'interior del dic. A la baixamar, s'obren de nou les comportes i l'aigua torna a mar obert tot fent funcionar les turbines dels generadors elèctrics de la central.
Per obtenir un bon rendiment: només es pot construir en zones on les marees siguin prou intenses, amb una amplitud d'almenys 5 m. La central mareomotriu més gran del món és la de La Rance (França), amb una potència de 240 MW.
L’ENERGIA DE LES MAREES
Els avantages d'una central mareomotriu són:
Utilitza una font d'energia renovable. No produeix residus ni contamina. El manteniment és senzill
I entre els inconvenients trobem que: Produeix un impacte ambiental considerable. Modifica l'ecosistema natural de la zona.
L’ENERGIA DE LES ONES
Principi de funcionament: l’ona pressiona sobre un cos que comprimeix un fluid el qual acciona una turbina.
Els prototips més significatius són: Lleva o paleta oscil.lant de Salter. Boia Masuda o convertidor pneumàtic. Cilindre oscil.lant de Bristol.
La seva aplicació es preveu a llarg termini ja que no se’n pot preveure la seva freqüència i això dificulta el seu aprofitament energètic.
L’ENERGIA TÈRMICA DELS OCEANS
La diferència de temperatura (gradient tèrmic) entre les capes superficials i les profundes, s’aprofita per obtenir energia elèctrica.
Per poder efectuar un cicle amb un rendiment mínim el gradient tèrmic ha de ser com a mínim de 20ºC.
El principal problema és el seu baix rendiment (7%), atesa la poca diferència de temperatures entre els dos focus i l’energia necessària per bombejar l’aigua.