t3 energies alternatives

F.Batalla 1 Tecnologia Industrial

INS Joaquín Bau

TEMA 03: ENERGIES ALTERNATIVES


INS Joaquín Bau

TEMA 03 : ENERGIES ALTERNATIVES

• Les energies alternatives (energies renovables) provenen d’aquelles fonts d’energia que es renoven de manera continuada en contraposició als combustibles fòssils, dels quals existeixen recursos limitats.

• Beneficis de la utilització de les energies renovables:– Reducció de l’emissió de CO2.– Diversificació de les fonts d’energia pròpies.– Suport a una indústria d’alta tecnologia.– Protecciço de l’entorn natural.– Disponibilitat de noves fonts d’energia en el medi rural.– Reequilibri territorial.


INS Joaquín Bau

3.2 CENTRALS SOLARS• Al nucli solar es produeixen reaccions nuclears de fusió (dos àtoms d’hidrogen es fusionen per

obtenir un àtom d’heli). Es produeix una radiació sobre la cara il·luminada de la Terra d’aproximadament 1000 W/m2.

• La radiació solar arriba a la superfície de la Terra directament (radiació directa) o després de reflectir-se amb la pols i el vapor d’aigua que conté l’atmosfera (radiació difusa).

• Inconvenients de l’aprofitament de l’energia solar:– Radiació dispersa i inconstant.– S’ha de transformar en energia tèrmica o elèctrica per ser emmagatzemada.– Sistemes de captació de densitat energètica baixa (màxim 1 kW/m2).– Inversió inicial elevada.

• Sistemes d’aprofitament:– Aprofitament tèrmic:

• Sistemes actius:– Temperatura baixa (captadors plans o col·lectors).– Temperatura mitjana o alta (centrals termosolars).

• Sistemes passius (disseny arquitectònic adaptat a l’entorn i clima).

– Aprofitament fotovoltaic.


INS Joaquín Bau

CENTRALS TERMOSOLARS• La radiació solar es concentra sobre un fluid (aigua, oli tèrmic, sodi, etc…) i es transforma en

energia tèrmica; el fluid escalfat, en passar per un intercanviador, produeix el vapor que acciona un grup turboalternador, en el qual s’obté l’energia elèctrica com en qualsevol central tèrmica.

• Centrals amb col·lectors distribuïts (DCS):– Les DCS utilitzen els anomenats col·lectors de concentració, que concentren la radiació solar que reben en la superfície

captadora d’un element receptor de superfície molt reduïda (300°C). Poden incorporar sistemes de seguiment (elevació i azimut). El fluid circula consecutivament per diferents col·lectors fins arribar a la temperatura necessària per obtenir vapor a l’intercanviador.

• Centrals solars de torre central (CRS):– Camp d’heliòstat que concentra la radiació solar en un receptor instal·lat a l’extrem superior d’una torre.


INS Joaquín Bau

CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA• La conversió fotovoltaica consisteix a transformar la radiació solar directament en energia

elèctrica.• Les cèl·lules fotovoltaiques estan constituïdes per una làmina de material semiconductor (silici),

que té la propietat de produir electricitat quan hi incideixen els fotons de les radiacions (efecte fotovoltaic). El rendiment mitjà és del 10%.

• Cada cèl·lula genera una tensió de 0,58V. Les cèl·lules es connecten en sèrie i/o paral·lel.• Aplicacions:

– Instal·lacions aïllades: electrificacions rurals, aplicacions agrícoles, senyalització i comunicacions.– Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica: centrals fotovoltaiques i sistemes integrats en edificis.


INS Joaquín Bau

SISTEMES D’APROFITAMENT DE Tª BAIXA• L’efecte hivernacle consisteix a col·locar un parany a la radiació infraroja que emet l’objecte

escalfat. Un material es pot comportar com a transparent, reflectant i absorbent.• Els aprofitaments es classifiquen en sistemes actius i sistemes passius.• Segons el tipus de fluid que transporta la calor es poden classificar en sistemes d’aigua i

sistemes d’aire.

Sistemes passius. Arquitectura bioclimàtica:• L’arquitectura bioclimàtica busca l’obtenció del confort en els habitatges mitjançant la disposició millor d’un conjunt d’elements arquitectònics que permetin l’aprofitament màxim de l’energia solar

rebuda i de les possibilitats de ventilació natural:– Factors de disseny: orientació, la forma i la situació de l’edifici, la inèrcia tèrmica, la distribució de les obertures i el grau d’aïllament dels murs.– Vidrieres.– Massa tèrmica. Elements estructurals: murs, parets, etc…– Elements de protecció: aïllaments, persianes, volades, teulades, etc…– Reflectors.

• Segons el tipus de fluid que transporta la calor es poden classificar en sistemes d’aigua i sistemes d’aire.


INS Joaquín Bau

SISTEMES ACTIUS• Subsistema de captació. Format per captadors o col·lectors solars, canonades, vasos

d’expansió, bombes, ventiladors, etc…• Subsistema d’emmagatzematge. Dipòsit d’aigua aïllat.• Subsistema de consum. El circuit pot ser obert o tancat. Els dos sistemes poden ser de

circulació natural o forçada.– Circuit obert o sistema directe. L’aigua que circula pels col·lectors és utilitzada directament per al consum.– Circuit tancat o sistema amb intercanviador.

Estructura del captador:• Placa absorbent. Formada per tubs per on circula el fluid i una superfície metàl·lica de captació (coure, alumini,

acer inoxidable).• Coberta transparent. Vidre trempat per aguantar cops i tenir un baix contingut en òxid fèrric.• Aïllament tèrmic (llana de vidre, poliestirè expandit i escuma de poliuretà).• Caixa contenidora.


INS Joaquín Bau

3.3 CENTRALS EÒLIQUES• L’energia eòlica aprofitat l’energia del vent. El vent és l’efecte derivat de l’escalfament desigual

de la superfície de la Terra pel Sol.

Tipus de turbines:• Aeromotors. Màquines lentes, amb 12-24 pales, amb diàmetre de fins a 8 m. Requereix poca velocitat del vent (2m/s). Potència baixa (0,5-20 kW).

Utilitzades per bombament d’aigua de pous.• Aerogeneradors. Màquines ràpides, de 2-3 pales. Necessiten velocitats més elevades (4-5 m/s). Potència 25-1500 kW.

Parts d’una turbina:• Ròtor o turbina.• Sistema d’orientació.• Sistema de regulació.• Convertidor energètic.• Bancada.• Suport o torre


INS Joaquín Bau

TIPUS D’AEROGENERADORS• Tipus d’aerogeneradors:

– D’eix vertical. El generador se situa prop de la base. En desús.

• Savonius.• Giromill.• Darrius.

– D’eix horitzontal. El ròtor pot ser de cara al vent o d’esquena al vent.

• Tipus: monopales, bipales, tripales o multipales.• Incorporen frens d’accionament hidràulic.

• Parcs eòlics. Tipus:– Instal·lacions no connectades a la xarxa comercial. Incorporen sistema d’acumulació amb bateries.

– Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica com a central generadora. La tecnologia actual permet aerogeneradors de potència d’1 MW.

• Situació actual:– Any 2005: 10 GW instal·lats a l’Estat espanyol.


INS Joaquín Bau

3.4 CENTRALS GEOTÈRMIQUESEnergia geotèrmica és aquella part de l’energia intrínseca de la Terra

que es manifesta en forma de calor. Gradient geotèrmic: La tempe-ratura augmenta 3ºC cada 100 metres de profunditat.

Existeixen les anomalies geotèrmiques (1000-2000 m de profunditat) on es poden trobar Tª de 200-400ºC.

Les condicions geològiques d’un jaciment geotèrmic són:•Presència a profunditat entre 1 000 i 2000 m, de roques poroses i permeables(aqüífer) que permetin l’acumulació i circulació de fluids (vapor, aigua, gas). •Un flux de calor normal o anormal que escalfi l’aqüífer. Aquest flux prové del magma (massa fluida d’elevada temperatura, formada bàsicament per silicats).•Existència d’una capa impermeable, per exemple argila, que actuï de cobertor.Classificació: D’entalpia o energia alta quan la temperatura és superior als 150°C (aplicacions producció energia elèctrica), d’energia mitjana quan la temperatura està entre 90 i 150°C, i d’energia baixa si la temperatura del fluid és inferior als 90°C (aplicacions ACS). Tipus de centrals Centrals de condensacióCentrals sense condensació. Evacuació a l’atmosfera.També hi ha centrals que utilitzen jaciments de baixa energia. L’aigua calenta s’utilitza per vaporitzar en un intercanviador un líquid de punt d’ebullició baix, com el freó, i aquest vapor acciona un grup turboalternador.Inconvenient: Vida instal·lació 40 anys per corrosió


INS Joaquín Bau

3.5 CENTRALS MAREOMOTRIUSLes marees són un moviment cíclic alternatiu d’ascens i descens del nivell

de l’aigua del mar, producte de l’acció gravitatòria de la Lluna i el Sol i afavorit per la baixa viscositat de l’aigua. Aquest moviment de pujada i baixada del nivell de l’aigua és aprofitat a les centrals mareomotrius per generar energia elèctrica.

L’amplitud de les marees, diferència d’altura entre el nivell màxim (plenamar) i el mínim (baixamar), varia amb la proximitat de la Lluna a la Terra, i depèn de la disposició orogràfica de la zona. Hi ha llocs on hi ha marees de fins a 15 m i uns altres, com ara els mars tancats, on no arriben a 0,5 m. A la mar Mediterrània l’amplitud mitjana de les marees és de 30 cm.

Aprofitament de l’energia de les ones. Principi de funcionament: l’ona pressiona sobre un cos que comprimeix un fluid (líquid o aire) el qual acciona una turbina.

Aprofitament diversos:• Energia solar (1 kW/m2) • Energia ones (8 kW/m)• Energia eòlica (0,3 kW/m2)


INS Joaquín Bau

3.6 BIOMASSA

Es considera biomassa la matèria orgànica d’origen vegetal o animal, obtinguda de manera natural o procedent de les seves transformacions artificials, susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.Formes d’obtenció de combustible a partir de la biomassa:

• Processos físics.• Homogeneïtzació o refinament. Adequació de la biomassa (granulometria, humitat o composició): trituració, assecatge…• Densificació. Fabricació de briquetes i pèl·lets.

• Processos termoquímics.• Piròlisi o destil·lació seca. Augment de la Tª en absència d’oxígen. Obtenció de carbó vegetal, fracció líquida o gas pobre.• Gasificació. Combustió incompleta de biomassa en presència de l’oxigen. S’obté un gas pobre format per CO, H2 i CH4.

•Processos bioquímics:• Digestió anaeròbica (biogas). La matèria orgànica en presència de bacteris es converteix en metà.• Fermentació aeròbica o alcohòlica. Es produeix en materials orgànic rics en sucres i midons. (ex. Canya de sucre per obtenir bioalcohol).

Producció d’energia elèctrica:• Combustió de la biomassa per calentar vapor d’aigua.• Transformació de la biomassa en combustibles gasosos per processos termoquímics o bioquímics.


INS Joaquín Bau

3.7 APROFITAMENTS DELS RESIDUS SÒLIDS URBANS

Es consideren residus sòlids urbans els generats per l’activitat domèstica en els nuclis de població. Proceciments per eliminar els RSU:

• Abocament. Estructura.• Compostatge. Separació de la matèria orgànica i posteriors processos de fermentació.• Reciclatge.• Incineració.

Aprofitament dels RSU:• Ecoparcs. Instal·lacions per obtenir energia i adob dels RSU.

• Fracció orgànica. Obtenció de compost.• Fracció resta.

• Valoritzar la matèria orgànica per obtenir biogàs. Fermentació dels RSU i construcció de pous de desgasificació sobre la superfície de l’abocador (xarxa de recuperació del gas, compressió i bombeig). Plantes de cogeneració.• Estabilitzar abans de la disposició final.• Reciclatge de vidre, metalls, plàstics, etc…

• Plantes incineradores.


INS Joaquín Bau

3.8 CONSELLS PRÀCTICS PER ESTALVIAR ENERGIA A CASA

Calefacció i climatització• Disminuir les pèrdues de calor reforçant els aïllaments tèrmics o col·locant-ne de nous.• Fer un bon manteniment dels aparells calefactors.• Ajustar el nivell de calor subministrada.• Triar instal·lacions d’alt rendiment.• A l’hivern, córrer les cortines i abaixar les persianes durant la nit; d’aquesta manera es pot ajudar a mantenir la Tª.•Abans d’adquirir un aparell d’aire condicionat és recomanable estudiar les possibilitats de refrigeració natural.Il·luminació• Sempre que sigui possible, aprofitar la llum natural. • Utilitzar llums elèctrics de baix consum.• No deixar llums encesos en habitacions buides.Frigorífics i congeladors• Escollir electrodomèstics de baix consum (A, A+, A++).• Situar-los tan lluny com sigui possible de les zones de calor.• Triar la nevera en funció de les necessitats. Vigilar que no s’hi acumuli gel.• Durant les vacances, desconnectar l’aparell i deixar les portes obertes.Cuina• No obrir la porta del forn quan estigui en funcionament.• Quan l’olla arribi al punt d’ebullició, reduir el foc. • Utilitzar el microones en lloc del forn per preparar petites quantitats d’aliments cuinats.Rentar• Utilitzar la rentadora i el rentavaixella a plena càrrega i amb programes econòmics.• Rentar la roba a temperatura baixa o amb aigua freda.• Rentar els plats a mà amb aigua calenta resulta gairebé el 60% més car en consum energètic que amb un rentavaixella.Bany• Fer un ús racional de l’aigua. Un bany gasta quatre vegades més que una dutxa.•Per a la dutxa o el bany, regular el termòstat per no superar els 40 °C.

t3 energies alternatives

Documents