LES ENERGIES

1. 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.

2. LES ENERGIES RENOVABLES Fotovoltàica Fototèrmica 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

3. 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.

4. TIPUS DE CÈL·LULES SOLARS MICROCRISTALINES POLICRISTALINES TIPUS DE CÈL·LULES SOLARS.

5. CÈL·LULES MICROCRISTAL·LINES • Un sol tipus de cristall • Major rendiment, al voltant del 30% • Cares i difícils de trobar

6. 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

7. 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

8. 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 cèl·lules solars ha d’estar emmagatzemada en batèries. •   El preu dels materials i la seva instal·lació són molt elevats • Les grans centrals solars ocupen molt d’espai.   • Està en funció de la climatologia.

9. 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.

10. 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

11. 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.

12. 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

13. COMPONENTS D’UNA INSTAL·LACIÓ SOLAR

14. 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 potproduir 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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 fluent • Centrals d’aigua embassada • Centrals de derivació • Centrals d’acumulació • Centrals de bombeig o reversibles: Aquetes centrals són necessàries per a controlar la demanda energètica. • Centrals de bombeig pur • Centrals de bombeig mixt

19. COM FUNCIONEN? Embassament Canonades Turbina Alternador Línies d’alta tensió Energia potencial Energia cinètica Energia cinètica de rotació Energia elèctrica Transport Utilització

20. ELS TRES TIPUS DE TURBINES TIPUS DE TURBINES PELTON KAPLAN FRANCIS

21. 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 PELTON

22. TURBINA 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. KAPLAN

23. TURBINA 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. FRANCIS

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. COM ÉS UN AEROGENERADOR? I ON ELS TROBEM? 1 Rotor o turbina 2 Pales del rotor 3Sistema de regulació 4 Sistema multiplicador 5Sistema de control i interruptors elèctrics. 6 Generador 7 Sistema d‘orientació 8Torre o suport 9 Connexions principals

28. 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.

29. 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

30. 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.

31. 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 físics • Processos termoquímics • Processos bioquímics

32. 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

33. TRACTAMENT DE LA BIOMASSA • Processos als quals es sotmet la biomassa:

34. 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 flora de la zona. • Causen impacte visual. • Necessiten llocs específics per a la seva construcció.

35. 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 compostatge • limitar 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.

36. 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.

37. 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.

38. 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

39. 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.

40. 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.

41. ELS PROS I ELS CONTRES • 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 • 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.

42. 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 oceans • Totes 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

43. 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.

44. 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.

45. 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.

46. 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.