ENERGIES ALTERNATIVES

1r Batxillerat
INS Frederic Mompou
ENERGIES ALTERNATIVES
Energies alternatives: Són també anomenades energies
renovables perquè provenen d’aquelles fonts ene...
ENERGIES ALTERNATIVES

Les energies
renovables a Espanya
(2010)
ENERGIES ALTERNATIVES:
Avantatges
•
•
•
•
•
•
•

Reducció de les emissions de CO2
Aprofitament de recursos autòctons
Supor...
ENERGIES ALTERNATIVES
CENTRALS SOLARS
CENTRALS SOLARS
Des de fa milions d'anys el Sol
produeix llum i calor, que són la
principal font d'energia de la
Terra.
El...
CENTRALS SOLARS
En la seva massa,
formada
fonamentalment per
heli, hidrogen i carboni,
contínuament s'estan
produint reacc...
CENTRALS SOLARS
Aquesta enorme quantitat
d'energia produïda en el
nucli del Sol es transmet
a l’exterior en forma de
radia...
CENTRALS SOLARS
D'aquesta radiació el 40%
correspon a la radiació visible, el
57% a la radiació infraroja i el 3%
a la rad...
CENTRALS SOLARS
Per tant, la major part de les fonts d'energia renovables i no renovables
provenen de la radiació. En defi...
CENTRALS SOLARS
Els principals inconvenients per a l'aprofitament són:
• La radiació arriba de manera dispersa i inconstan...
SISTEMES D’APROFITAMENT
Actualment, hi ha dos mètodes d’aprofitament de l’energia
solar: la via tèrmica i la conversió fot...
SISTEMES D’APROFITAMENT

 Temperatura
baixa: captadors.

Sistemes
d’aprofitament de
l’energia solar

 Sistemes actius
 ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA
L’energia solar tèrmica consisteix en l´aprofitament directe, en
forma d´es...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
SISTEMES ACTIUS
Els sistemes actius es basen ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Sistemes de captació actius. Són sistemes bas...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.

Forn solar d’Odelló
(Font Romeu):
potència d...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Sistemes solars de temperatura mitjana. Centr...
Baixa temperatura

Mitjana temperatura

Alta temperatura
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.

Els dos sistemes poden ser de circulació nat...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
EL COL·LECTOR O CAPTADOR
El seu funcionament ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Components d’un col·lector solar

Captador
pl...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Infografia energia solar tèrmica
CENTRALS TERMOSOLARS
L'obtenció d'energia elèctrica a través de l'energia tèrmica obtinguda
de la radiació solar sempre se...
CENTRALS TERMOSOLARS
Centrals amb col·lectors distribuïts DCS (Distributed Collector
System)
Utilitzen els anomenats col·l...
Centrals amb col·lectors distribuïts o DCS
CENTRALS TERMOSOLARS
Per rebre la radiació solar en condicions òptimes han de disposar d'un sistema de
seguiment del Sol. ...
CENTRALS TERMOSOLARS
Centrals solars de torre central CRS (Central Receiver System)
Aquestes centrals aprofiten l'energia ...
Centrals solars de torre central o CRS
Infografia central termoheliodinàmica
CENTRALS TERMOSOLARS
Centrals amb disc Stirling
El sistema de concentrador disc Stirling està format per un concentrador p...
CENTRALS TERMOSOLARS
Concentrador lineal Fresnel
La tecnologia Fresnel utilitza miralls reflectors plans i aconsegueix, ai...
Infografia una nova experiència: energia torre solar
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA
SISTEMES D’APROFITAMENT D’ENERGIA SOLAR DE BAIXA
TEMPERATURA
Els sistemes d...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Sistemes de captac...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
En els sistemes pa...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Els elements bàsic...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Sistemes de guany ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Sistemes de guany ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Sistemes de guany ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS.
ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA
Sistemes de guany ...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
 Subsistema de captació.
Elements
principals...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Hi ha dos tipus d’instal·lacions:
Circuit obe...
SISTEMES D’APROFITAMENT:
ENERGIA SOLAR TÈRMICA.
SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
Hi ha dos tipus d’instal·lacions:
Circuit tan...
Infografia habitatge bioclimàtic
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
Conversió fotovoltaica
Un altre sistema per a l'aprofitament de la radiació solar és la
conversió f...
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
El rendiment de la transformació és molt baix, del 15 al 20% en les
millors condicions de la radiac...
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA

El funcionament del sistema fotovoltaic de concentració es fonamenta en
cèl·lules solars fabricade...
Infografia làmines nano-solars
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
Per la seva senzillesa i operativitat, l'energia fotovoltaica presenta
un camp d'aplicació molt amp...
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
Hi ha centrals fotovoltaiques de potència superior als 6MW, encara que la
majoria d'instal·lacions ...
CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
FOTOVOLTAICA DE CONCENTRACIÓ
CPV
El funcionament del sistema fotovoltaic de concentració es fonamenta
en cèl·lules solars ...
Infografia fotovoltaica CSP CPV
POTÈNCIA SOLAR TERMOELÈCTRICA
L’any 2009 la potència de les centrals termoelèctriques en funcionament
era de 607MW (EUA 42...
ENERGIA FOTOVOLTAICA:
SITUACIÓ ACTUAL
L’any 2010 la potència fotovoltaica instal·lada al món era de
39529MWp, més de 15 ve...
ENERGIA EÒLICA
L'aprofitament de l'energia cinètica del vent no és res
de nou; des de molt abans de la revolució industria...
CENTRALS EÒLIQUES
Centrals eòliques
Una central eòlica és una central que a través de l’energia del vent
produeix electric...
Color Terreny accidentat Pla obert

A la costa

Mar obert

Muntanya
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Per a l’aprofitament de l’energia eòlica s’utilitzen les aeroturbines,
anomenades ...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Una aeroturbina consisteix en una sèrie de pales que giren solidàries a un eix,
mi...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT

P  0,5 Av Cp
3

P = potència, en W.
ρ = densitat de l’aire, en condicions norma...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Tipus d’aeroturbines
Aeromotors
són màquines lentes,
amb un rotor format per
molt...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Tipus d’aeroturbines
Aerogeneradors
són màquines ràpides,
de 2 o 3 pales,
perfil ...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Les parts d’una aeroturbina són:
-Rotor: transforma l’energia del vent en mecànica...
Parts d’un
aerogenador

El rotor transforma l’energia del vent, que és aprofitada a través de les pales, en
energia mecàni...
Parts d’una
aeroturbina
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT
Esquema d’una turbina
eòlica:
1. Fonaments
2. Conexió a la xarxa
elèctrica
3. Torr...
Totes les turbines tenen una manera similar d’actuar. Necessiten una força
mínima de vent per actuar, és la velocitat d’en...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
AEROTURBINES
D’EIX VERTICAL
Els principals tipus són el Savonius, el Darrieus i e...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
AEROTURBINES
D’EIX HORITZONTAL
En relació de la posició del rotor :
els de cara e...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
Parts d’una central eòlica

Aerogeneradors
Tipus d’aeromotor ca...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
Convertidors
Adapten les característiques del corrent generat a...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
Els aerogeneradors disposen de sistemes de control per aconsegu...
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
Infografia energia eòlica
Infografia energia eòlica
Infografia energia eòlica offshore
TECNOLOGIES PER
L’APROFITAMENT DEL VENT.
CENTRALS EÒLIQUES
Parcs eòlics
Els parcs eòlics aprofiten l’energia elèctrica obt...
ENERGIA GEOTÈRMICA
ENERGIA GEOTÈRMICA
Etimologia de la paraula “geotèrmica”: fa referència a la calor de
l’interior de la Terra. Les plaques ...
CENTRALS GEOTÈRMIQUES
La calor es transmet cap a l’exterior per conducció, però la poca
conductivitat tèrmica que tenen le...
CENTRALS GEOTÈRMIQUES
Podem parlar d’un jaciment geotèrmic si hi ha:
- presència entre 1.000 i 2.000m de roques poroses i ...
CENTRALS GEOTÈRMIQUES
Centrals geotèrmiques
Poden ser de condensació, on el vapor es condensa. A les
centrals de condensac...
CENTRALS GEOTÈRMIQUES
La capacitat geotèrmica elèctrica a escala mundial al
2005 era de 9GW, i els aprofitaments calorífic...
Infografia energia geotèrmica
ENERGIA MAREOMOTRIU
ENERGIA MAREOMOTRIU
La font d’energia dels mars i els oceans és pràcticament
inesgotable.
L’aigua del mar emmagatzema ener...
ENERGIA MAREOMOTRIU
Al llarg de la història s'han desenvolupat molts projectes per
aprofitar aquest enorme potencial energ...
ENERGIA MAREOMOTRIU
L’energia de les marees
Les marees són un moviment cíclic alternatiu d'ascens i descens del
nivell de ...
ENERGIA MAREOMOTRIU
L’energia de les marees
L’aprofitament de l’aigua
de les marees consisteix
en crear embassaments
mitja...
ENERGIA MAREOMOTRIU
En 1966 a França, a l’estuari del riu Rance, es va crear la primera i encara la
més gran central mareo...
Infografia energia mareomotriu/ones
ENERGIA MAREOMOTRIU
L’energia de les ones
La principal font d'energia de les ones és el Sol. L'escalfament desigual de la
...
ENERGIA MAREOMOTRIU
L’energia de les ones
Els dispositius que s'estan experimentant o que estan en projecte són molts,
per...
ENERGIA MAREOMOTRIU
-Paleta oscil·lant de Salter.
Consisteix en un conjunt de pales de
moviment independent, unides a un e...
ENERGIA MAREOMOTRIU
-Boia Masuda o convertidor
pneumàtic
El moviment extensional de les ones
desplaça l'aire, contingut a ...
ENERGIA MAREOMOTRIU
-Cilindre oscil·lant de Bristol.
És un cilindre de formigó, que
té una llargada de 45m i 11m de
diàmet...
ENERGIA MAREOMOTRIU
Projecte d’Iberdrola a Santoña (Cantabria). Sistema PowerBuoy (OPT)
Consta d’una central experimental ...
ENERGIA MAREOMOTRIU
Projecte al port de Mutriku (País Basc) 2011: primera instal·lació d’Europa
connectada a la xarxa. Tec...
Altres tecnologies: Seagen. Aprofitament
energètic de les corrents marines
Turbina Seagen
Columna de 43m que sustenta dos ...
Altres tecnologies: Seagen. Aprofitament
energètic de les corrents marines

Irlanda del Norte,
2008
Altres tecnologies: Turbina Lànstrom
Turbina Lanstrom
Té 30m d’alçada i una hèlix amb tres pales de 20m de llargada,
que p...
Altres tecnologies: Turbina Thawt
Turbina Thawt
Turbina d’aigua transversal horitzontal axial; es tracta d’un rotor
cilínd...
Altres tecnologies: Pelamis
Turbina Pelamis
Fins a 750kW
Altres tecnologies: Pelamis
Infografia energia corrents marins
Infografia energia de les onades
ENERGIA MAREOMOTRIU
Energia tèrmica dels oceans
Hi ha un gradient tèrmic entre les capes superficials i les capes
profunde...
ENERGIA MAREOMOTRIU
amoníac
(líquid)
aigua

aigua

profunda

sup erfície

amoníac

turbina

(gas)

energia
elèctrica

L’in...
Esquema d’una central CETO de 100MW
ENERGIA BIOMASSA
ENERGIA BIOMASSA

Durant la major part de la història de la
humanitat, la biomassa i l’energia solar
han estat les úniques...
ENERGIA BIOMASSA

D’una banda l’home utilitza
els anomenats residus
forestals o agrícoles, que
són aquells recursos que
es...
ENERGIA BIOMASSA

D’altra banda, ja en el nostre segle, l'home també ha après a recuperar
l'energia de les deixalles domès...
ENERGIA BIOMASSA

El terme "biomassa" inclou tota la
matèria viva, o que l'origen en
sigui la matèria viva, que existeix
e...
Infografia energia biomassa
ENERGIA BIOMASSA
L'energia acumulada a la biomassa pot ser alliberada sotmetent-la a diversos
processos d’aprofitament ene...
ENERGIA BIOMASSA
Processos d’aprofitament energètic dels residus
agrícoles i forestals
Aquesta biomassa es pot transformar...
ENERGIA BIOMASSA
Processos d’aprofitament energètic dels residus
agrícoles i forestals
-Processos termoquímics: transforma...
ENERGIA BIOMASSA
Processos d’aprofitament energètic dels residus
agrícoles i forestals
• Gasificació: és una
combustió inc...
ENERGIA BIOMASSA
Processos d’aprofitament energètic dels residus
agrícoles i forestals
-Processos bioquímics: consisteix e...
ENERGIA BIOMASSA
Producció d’energia elèctrica

Per a transformar la biomassa en energia elèctrica es pot fer de dues
mane...
ENERGIA BIOMASSA
Producció d’energia elèctrica
Central de gasificació de cicle combinat
ENERGIA BIOMASSA
Producció d’energia elèctrica
BIOCOMBUSTIBLES
BIOCOMBUSTIBLES
Els biocombustibles són combustibles produïts a base de matèria
orgànica. Els dos més comuns són el bioeta...
BIOCOMBUSTIBLES
El bioetanol s'obté de plantes amb un elevat contingut
de sucre o de midó, tals com el bleda-rave i els ce...
BIOCOMBUSTIBLES
Pros...
Com apuntàvem, l'augment de la producció de biocombustibles fa
disminuir la dependència del petrol...
BIOCOMBUSTIBLES
...i contres
Tot amb tot, els biocombustibles no susciten pas una opinió
unànimement favorable. També són ...
BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL
Exposició Universal de París, any 1900. L'inventor alemany
Rudolf Diesel presenta el primer mot...
BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL

El biodièsel es produeix a
partir d'olis vegetals, verges i
reciclats.

L'oli vegetal verge s'...
BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL
BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL
Precisament, les matèries primeres més utilitzades al nostre país per a la
fabricació de biodiè...
Infografia biodièsel
BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL
BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL
El bioetanol és un carburant ecològic produït a partir de la fermentació i
posterior destil·lac...
BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL
Es poden diferenciar dos usos del bioetanol:
• l´alcohol etílic (etanol) que s´utilitza directa...
RESIDUS SÒLIDS URBANS (RSU)
RESIDUS SÒLIDS URBANS (RSU)
RESIDUS SÒLIDS URBANS RSU
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
Els RSU suposen un gran problema i els procediments actuals per
eliminar-los só...
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
Abocament: consisteix en dipositar els residus sobre el terreny i enterrar-los
...
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
EL BIOGÀS
El biogàs produït per la fermentació dels residus orgànics s’escampa
...
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
EL BIOGÀS
La composició, així com la quantitat de biogàs depenen dels següents ...
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
LES CENTRALS TÈRMIQUES
Serveixen per generar electricitat gràcies a la calor ge...
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
PROCESSOS DE VALORACIÓ
ENERGÈTICA DELS RSU
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Bat1 tema3 alternativesv3
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Bat1 tema3 alternativesv3

3,596

Published on

Tema 3 del llibre de McGrawHill de Tecnologia Industrial 1

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
3,596
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
9
Actions
Shares
0
Downloads
41
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Bat1 tema3 alternativesv3

  1. 1. ENERGIES ALTERNATIVES 1r Batxillerat INS Frederic Mompou
  2. 2. ENERGIES ALTERNATIVES Energies alternatives: Són també anomenades energies renovables perquè provenen d’aquelles fonts energètiques que es renoven contínuament, en contraposició a les energies fòssils, que s’acaben. Les energies del vent, del Sol, de les ones o les marees del mar serien renovables. Aquestes energies s’estan potenciant i estudiant per dos raons: • Per disminuir la dependència de les energies tradicionals. • La creixent preocupació de l’impacte mediambiental. Inconvenient: cost econòmic elevat, són necessàries grans inversions
  3. 3. ENERGIES ALTERNATIVES Les energies renovables a Espanya (2010)
  4. 4. ENERGIES ALTERNATIVES: Avantatges • • • • • • • Reducció de les emissions de CO2 Aprofitament de recursos autòctons Suport a una indústria d’alta tecnologia Protecció de l’entorn natural Electrificació de nuclis aïllats i rurals Suport a la recerca Afavorir el reequilibri territorial
  5. 5. ENERGIES ALTERNATIVES
  6. 6. CENTRALS SOLARS
  7. 7. CENTRALS SOLARS Des de fa milions d'anys el Sol produeix llum i calor, que són la principal font d'energia de la Terra. El Sol es una gegantesca esfera incandescent, amb una massa 334.000 vegades superior a la de la terra i amb un diàmetre d'aproximadament 1.400.000 km (110 vegades el del nostre planeta) que es troba a una distància mitjana de 150 milions de km de la Terra.
  8. 8. CENTRALS SOLARS En la seva massa, formada fonamentalment per heli, hidrogen i carboni, contínuament s'estan produint reaccions nuclears de fusió (dos àtoms d'hidrogen es fusionen per obtenir un àtom d'heli), que proporcionen una gran quantitat d'energia. Es calcula que cada segon es converteixen en energia 4 milions de tones de massa.
  9. 9. CENTRALS SOLARS Aquesta enorme quantitat d'energia produïda en el nucli del Sol es transmet a l’exterior en forma de radiació. De la radiació solar només una petita quantitat arriba a l'atmosfera terrestre, uns 1350W/m2, una part de la qual reflecteix cap a l'exterior i evita que ens arribin radiacions nocives.
  10. 10. CENTRALS SOLARS D'aquesta radiació el 40% correspon a la radiació visible, el 57% a la radiació infraroja i el 3% a la radiació ultraviolada. De la visible, en depèn la vida a la terra; gràcies a la fotosíntesi s'obté l'oxigen i la biomassa. La infraroja genera una gran quantitat d'energia tèrmica que, emmagatzemada a l'atmosfera, al sòl i a l'aigua, és la que fa que la temperatura del planeta sigui adequada per a la vida i la que provoca els vents i el cicle de l'aigua.
  11. 11. CENTRALS SOLARS Per tant, la major part de les fonts d'energia renovables i no renovables provenen de la radiació. En definitiva, tots els éssers vius que habiten a la terra, rebem energia del Sol, directament o indirectament. L'energia 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). La radiació difusa és l'única que ens arriba quan el cel està ennuvolat. Avantatges: •La radiació solar és una font d'energia neta, gratuïta, inesgotable (es calcula que la vida del Sol es prolongaria fins uns 6000 milions d'anys) i disponible tots els dies de l'any, amb les limitacions que imposen les estacions de l'any, l'hora del dia, les condicions atmosfèriques del moment i la situació geogràfica. •A més, si es concentra es poden obtenint temperatures de fins a 4000 C. la qual cosa permet realitzar cicles termodinàmics amb un rendiment superior al de les centrals tèrmiques.
  12. 12. CENTRALS SOLARS Els principals inconvenients per a l'aprofitament són: • La radiació arriba de manera dispersa i inconstant a la superfície terrestre. S'ha de transformar,en el moment que arriba, en energia tèrmica o elèctrica ja que no es disposa de cap sistema d'emmagatzematge eficaç • Per utilitzar-la a gran escala són necessaris sistemes de captació de gran superfície, en tenir baixa densitat energètica, màxim 1kW/m2 • És necessària una inversió inicial elevada atés que els sistemes de captació encara són relativament cars.
  13. 13. SISTEMES D’APROFITAMENT Actualment, hi ha dos mètodes d’aprofitament de l’energia solar: la via tèrmica i la conversió fotovoltaica. -Via tèrmica: transforma l’energia solar en energia tèrmica. -Conversió fotovoltaica: transforma l’energia solar en energia elèctrica. L’aprofitament tèrmic pot donar un rendiment del 65%.
  14. 14. SISTEMES D’APROFITAMENT  Temperatura baixa: captadors. Sistemes d’aprofitament de l’energia solar  Sistemes actius  Via tèrmica: transforma la radiacióAprofitament tèrmic Sistemes passius. solar en energia tèrmica.  Conversió fotovoltaica: transforma la radiació solar en energia elèctrica.  Temperatura mitjana: centrals termosolars.  Temperatura alta: centrals termosolars.
  15. 15. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA L’energia solar tèrmica consisteix en l´aprofitament directe, en forma d´escalfament o energia calorífica, de la radiació solar incident. Una instal·lació solar tèrmica està formada bàsicament per un camp de col·lectors solars, un conjunt de canonades aïllades tèrmicament i un dispositiu acumulador d’aigua. Els sistemes de captació solar es poden classificar bàsicament en: - SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS - SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS
  16. 16. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA
  17. 17. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. SISTEMES ACTIUS Els sistemes actius es basen en la captació de l’energia amb una sèrie de col·lectors plans, normalment s’utilitzen per obtenir aigua calenta sanitària i per calefacció. Les instal·lacions estan formades per: -Subsistema de captació: Està format pels captadors solars i la resta d’elements que enllacen amb el dipòsit. -Subsistema d’emmagatzematge: És el dipòsit on s’emmagatzema l’aigua o l’aire per poder utilitzar-los quan es desitgi. -Subsistema de consum: Està format pels elements que enllaçen el dipòsit amb tota la instal·lació interior.
  18. 18. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Sistemes de captació actius. Són sistemes basats en la captura de la radiació solar per part d´uns col·lectors, mitjançant un fluid, que després transfereixen l´escalfor generada a un sistema d´utilització o d´emmagatzematge. Sistemes solars d´alta temperatura. Centrals solars de torre. Aquestes centrals estan formades per un camp d’heliòstats o miralls que concentra la radiació solar sobre un receptor instal·lat sobre una torre central que actua com a bescanviador de la calor. Aquestes centrals incorporen uns sistema de seguiment sobre dos eixos, Amb les centrals de torre es poden assolir temperatures de fins a 4.000ºC (forn solar d’Odelló). Normalment s’utilitzen per escalfar aigua, oli tèrmic o aire que s’utilitza directament per a usos tèrmics o per produir electricitat, mitjançant una turbina.
  19. 19. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Forn solar d’Odelló (Font Romeu): potència de 1000kW concentrada en un cercle de 40cm de diàmetre
  20. 20. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Sistemes solars de temperatura mitjana. Centrals de col·lector cilíndric parabòlic. Estan formades per un camp de col·lectors on un mirall, de forma cilíndric-parabòlica, concentra la radiació solar en un tub absorbent. Aquestes centrals incorporen un sistema de seguiment en un eix. Amb aquestes instal·lacions es poden assolir temperatures de fins a 400ºC. Sistemes solars de baixa temperatura. Estan formats per un camp de captadors solars plans fixos. Amb aquestes instal·lacions es genera calor a baixa temperatura, inferior a 100ºC. Són els sistemes més emprats i s’utilitzen per a l’obtenció d’aigua calenta per a usos sanitaris (dutxes, cuina, etc), calefacció o climatització de piscines. Aquestes instal·lacions es composen bàsicament per: •un sistema de captació de la radiació solar •un sistema d’emmagatzematge de l’energia tèrmica obtinguda •un sistema de distribució de la calor i de consum.
  21. 21. Baixa temperatura Mitjana temperatura Alta temperatura
  22. 22. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Els dos sistemes poden ser de circulació natural o circulació forçada. La principal diferència entre tots dos romàn en que l’instalació de circulació forçada funciona amb una bomba que s’acciona amb un termòstat, mentre que en una instal·lació amb circulació natural l’aigua circula de forma natural. Totes les instalacions han de constar de: -Vas d’expansió: A causa dels canvis de temperatura l’aigua experimenta canvis en el seu volum, el vas d’expansió compensa aquests canvis. -Vàlvula de seguretat: Assegura la sortida de vapor en cas de sobreescalfament. -Purgadors: Expulsen els gasos continguts a les canonades.
  23. 23. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. EL COL·LECTOR O CAPTADOR El seu funcionament és basa en l’efecte hivernacle, s’encarrega d’aprofitar l’energia solar escalfant un fluid. Els col·lectors que més s’utilitzen són els col·lectors plans, tot i que no són en els que s’aconsegueix més temperatura. Els captadors solars han d’estar orientats al sud i han de tenir una inclinació que proporcioni la màxima perpendicularitat respecte el sol. Els principals components d’un col·lector solar són: -La placa absorbent: Absorbeix la radiació solar i la cedeix en forma de calor al fluid que ha d’escalfar. -La coberta transparent: És el vidre que protegeix la placa absorbent de l’intempèrie i crea l’efecte hivernacle. -L’aïllament tèrmic: Redueix les pèrdues a través de les seves parets. -La caixa contenidora: S’hi allotgen tots els elements del col·lector, els protegeix de l’intempèrie i els hi dóna estanqueïtat.
  24. 24. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Components d’un col·lector solar Captador pla
  25. 25. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.
  26. 26. Infografia energia solar tèrmica
  27. 27. CENTRALS TERMOSOLARS L'obtenció d'energia elèctrica a través de l'energia tèrmica obtinguda de la radiació solar sempre segueix el mateix procés: 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 con en qualsevol central tèrmica. Les centrals més experimentades actualment utilitzen 2 sistemes diferents: - sistemes heliotèrmics amb col·lectors distribuïts (DCS) - sistemes de torre central (CRS)
  28. 28. CENTRALS TERMOSOLARS Centrals amb col·lectors distribuïts DCS (Distributed Collector System) 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 (un punt o una línia), la qual cosa permet obtenir, amb bons rendiments, temperatures de fins a 300 C suficients per produir vapor a alta temperatura, que s'utilitza per frenar electricitat o també en altres processos industrials. El principal inconvenient dels col·lectors de concentració és que només aprofiten la radiació directa; no són convenients en zones climàtiques que, encara que tinguin una radiació solar acceptable, són relativament nuvoloses.
  29. 29. Centrals amb col·lectors distribuïts o DCS
  30. 30. CENTRALS TERMOSOLARS Per rebre la radiació solar en condicions òptimes han de disposar d'un sistema de seguiment del Sol. Consisteix en un mecanisme incorporat als captadors que els permet variar la posició respecte a dos eixos, l’horitzontal o d'elevació i el vertical o azimut, accionats per un servomotor comandat per un microordinador o per un rellotge solar.
  31. 31. CENTRALS TERMOSOLARS Centrals solars de torre central CRS (Central Receiver System) Aquestes centrals aprofiten l'energia solar a alta temperatura. El sistema de captació està format per una gran superfície coberta d'heliòstats (miralls), anomenada camp d'heliòsats, que concentra la radiació solar en un receptor instal·lat a l'extrem superior d'una torre. Els heliòsats, en ser concentradors, només aprofiten la radiació directa i també disposen d'un sistema de seguiment de la trajectòria del Sol en els dos eixos, d’elevació i azimut. En aquestes centrals la transformació de l'energia tèrmica en elèctrica és igual que en les DCS, però el seu rendiment termodinàmic és més elevat, ja que la temperatura aconseguida en el fluid primari, normalment sodi, és molt superior. Són les centrals que més es construeixen i algunes instal·lacions arriben a 200MW de potència
  32. 32. Centrals solars de torre central o CRS
  33. 33. Infografia central termoheliodinàmica
  34. 34. CENTRALS TERMOSOLARS Centrals amb disc Stirling El sistema de concentrador disc Stirling està format per un concentrador parabòlic d’alta reflexió, un receptor solar i un motor Stirling que s’acobla a un alternador. Funciona escalfant un fluid localitzat en el receptor fins a una temperatura d’uns 750 C. Aquesta energia és utilitzada per moure el motor que acciona un generador elèctric.
  35. 35. CENTRALS TERMOSOLARS Concentrador lineal Fresnel La tecnologia Fresnel utilitza miralls reflectors plans i aconsegueix, així, un mirall corbat, per la variació individual de l’angle de cada fila de miralls en relació al tub absorbidor, on es concentra la radiació solar i per on circula l’aigua a escalfar.
  36. 36. Infografia una nova experiència: energia torre solar
  37. 37. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA SISTEMES D’APROFITAMENT D’ENERGIA SOLAR DE BAIXA TEMPERATURA Els sistemes d'aprofitament d'energia solar de baixa tempertura s'utilitzen bàsicament per obtenir aigua calenta, calefacció i en alguns casos, fins i tot, una mica d'aire fred a l'estiu per refredar l'ambient. L'EFECTE HIVERNACLE L'efecte hivernacle consisteix en retenir part de la radiació emesa pel sol, els captadors solars fan servir l'efecte hivernacle per escalfar aigua o aire. Es col·loca un vidre i aquest reté bona part de radiació infraroja emesa pel sol que fa pujar més la temperatura dintre del captador. Un cos es pot comportar de tres maneres davant la radiació: transparent que deixa passar la radiació, reflectant que no deixa passar la radiació i absorbent són els cosos negres que absorbeixen tota la radiació.
  38. 38. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Sistemes de captació passius. Corresponen a les accions de disseny en l´arquitectura que permeten que els edificis utilitzin millor els recursos energètics, tant per augmentar la temperatura interior a l´hivern com per refrigerar-se a l´estiu. Un sistema solar passiu és aquell en el que l’energia es difon de forma natural. En la majoria dels casos els sistemes passius s’integren en l’arquitectura, de forma que els materials constructius serveixen per a una doble funció, estructural i energètica.
  39. 39. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA En els sistemes passius tots els procediments es fan de forma natural, sense intervenció d'elements mecànics. L'arquitectura bioclimàtica és basa en aquests sistemes i pretén l'obtenció del confort en habitatges, aprofitant l'energia solar per calefacció i ventilació naturals. Per a la construcció d'habitatges utilitzant l'arquitectura bioclimàtica cal tenir en compte: •l'orientació, •la forma, •la situació de l'edifici, •la conductivitat tèrmica i •l'aïllament dels materials amb que es construeix i •la distribució de portes, finestres, etc.
  40. 40. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Els elements bàsics de l'arquitectura bioclimàtica són: -Vidrieres: Creen l'efecte hivernacle. -Massa tèrmica: Emmagatzema el calor, són les parets, murs, etc. -Elements de protecció: Són els aïllaments, com les persianes. -Reflectors: Produeixen increments de radiació a l'hivern i poden protegir de la radiació a l'estiu.
  41. 41. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Sistemes de guany directe Primer s'ha d'orientar la vidriera al sud per on penetra la radiació solar, el vidre crea l'efecte hivernacle i la massa tèrmica interior de la casa l'absorbeix escalfant l'ambient. Després a les hores nocturnes és produeix la reemissió de calor. Cal disposar de cortines que cobreixin tota la vidriera per poder evitar sobreescalfaments, per exemple a l'estiu. Són sistemes simples i econòmics, però difícils de controlar.
  42. 42. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Sistemes de guany indirecte La principal diferència entre els sistemes de guany indirecte i directe, és que els de guany indirecte tenen una massa acumuladora que acumula calor durant el dia, i la deixa anar unes hores després. El sistema més famós és el Mur Trombe (massa acumuladora), un mur massís i fosc col·locat a l'interior de la vivenda de cara al sol, que té dos obertures una de superior i una d’inferior. Darrera el mur està l'habitatge, on la transmissió de calor depèn del gruix del mur. Hi altres sistemes com per exemple la teulada d’aigua, però aquests no són tan importants. 1 La radiació del sol escalfa la casa. 2,3 La casa s’escalfa per circulació natural. 4,5 A l’estiu s’obre una obertura al nord i una a la vidriera, perquè entri aire fred i refresqui una mica la casa
  43. 43. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Sistemes de guany mixt És una combinació dels sistemes de guany directe i indirecte 1 Sistema de guany directe. 2 Sistema de guany indirecte
  44. 44. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ PASSIUS. ARQUITECTURA BIOCLIMÀTICA Sistemes de guany aïllat Consisteixen bàsicament en una superfície d’absorció no integrada a la vivenda, com un soterrani
  45. 45. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS.  Subsistema de captació. Elements principals  Subsistema d’emmagatzematge.  Subsistema de consum.  Circuit obert o sistema directe.  Circuit tancat o sistema amb intercanviador. Circuit obert amb circulació natural Circuit tancat amb circulació forçada
  46. 46. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Hi ha dos tipus d’instal·lacions: Circuit obert o sistema directe En les instal·lacions de circuit obert l’aigua que circula pels col·lectors solars és utilitzada directament per al consum.
  47. 47. SISTEMES D’APROFITAMENT: ENERGIA SOLAR TÈRMICA. SISTEMES DE CAPTACIÓ ACTIUS. Hi ha dos tipus d’instal·lacions: Circuit tancat o sistema amb intercanviador El sistema amb intercanviador consta de dos circuits: -El primari conté tots els elements anticorrosius i anticongelants, circula pels col·lectors i alimenta el dipòsit amb intercanviador. -El secundari rep l’energia del primari al dipòsit intercanviador.
  48. 48. Infografia habitatge bioclimàtic
  49. 49. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA Conversió fotovoltaica Un altre sistema per a l'aprofitament de la radiació solar és la conversió fotovoltaica que consisteix en transformar la radiació solar directament en energia elèctrica, per a la qual cosa utilitza captadors formats per cèl·lules solars o fotovoltaiques. Les cèl·lules fotovoltaiques estan construïdes per una làmina de material semiconductor, normalment silici, que té la propietat de produir electricitat quan hi incideixen els fotons de les radiacions, aquest fenomen és l'efecte fotovoltaic. L'efecte fotovoltaic és conegut des de la fi del segle passat, però és l'any 1954 quan es descriu l'aplicació de la unió p-n, per a la conversió d'energia radiant en energia elèctrica
  50. 50. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA El rendiment de la transformació és molt baix, del 15 al 20% en les millors condicions de la radiació rebuda (per terme mitjà es considera que no supera el 10%), i disminueix en augmentar la temperatura. La tensió màxima que s'obté entre els borns de la cèl·lula és d'uns 0,58V, quan la radiació rebuda té una potència d'1kW/m2. Aquesta tensió no té aplicació, de manera que es connecten diferents cèl·lules en sèrie per aconseguir una tensió més adient. Comercialment es fabriquen mòduls formats per un nombre de cèl·lules connectades en sèrie, generalment 36, en els quals s'obté una tensió màxima de 18V en connectar-se els diferents mòduls en sèrie o en paral·lel, segons la tensió o la intensitat que es vulgui obtenir.
  51. 51. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA El funcionament del sistema fotovoltaic de concentració es fonamenta en cèl·lules solars fabricades amb materials semiconductors compostos, com l'arseniür de gal·li, que aprofita la radiació solar.
  52. 52. Infografia làmines nano-solars
  53. 53. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
  54. 54. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA Per la seva senzillesa i operativitat, l'energia fotovoltaica presenta un camp d'aplicació molt ampli, encara que les limitacions per produir grans quantitats d’electricitat fan que s'utilitzin sobretot, per cobrir petits consums elèctrics, en el mateix lloc de la demanda. Té l'avantatge que no es necessita un nivell important del recurs, com és necessari en l'eòlica i en la minihidràulica, ni cap subministrament exterior d'energia i, a més, el seu manteniment en ser elements estàtics és mínim. Les aplicacions, deixant de banda la seva utilització a la indústria espacial, es poden classificar en dos grans grups: •Instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica comercial: electrificacions rurals, aplicacions agrícoles, senyalització i comunicacions. •Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica: centrals fotovoltaiques i sistemes integrats en edificis.
  55. 55. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA Hi ha centrals fotovoltaiques de potència superior als 6MW, encara que la majoria d'instal·lacions son de poca potència. Bàsicament estan construïdes per les plaques fotovoltaiques, un equip ondulador o inversor que transforma el corrent continu obtingut a les cèl·lules en corrent altern, i un transformador que adequa les característiques al corrent altern a les de la xarxa de transport o distribució. A vegades disposen d'un sistema d'acumulació i regulació de la carrega (indispensable a les instal·lacions aïllades de la xarxa comercial) per al servei auxiliar de la central.
  56. 56. CONVERSIÓ FOTOVOLTAICA
  57. 57. FOTOVOLTAICA DE CONCENTRACIÓ CPV El funcionament del sistema fotovoltaic de concentració es fonamenta en cèl·lules solars fabricades amb materials semiconductors compostos, com l’arsenur de gal·li, que aprofita la radiació solar amb una eficiència del 40% (el doble de les convencionals). Cèl·lules molt petites de 2mm2 a 2cm2: per això s’utilitzen miralls o lents que concentren els raigs solars de manera que amplien fins a mil vegades o més el nivell de radiació. S’utilitza en satèl·lits i naus espacials
  58. 58. Infografia fotovoltaica CSP CPV
  59. 59. POTÈNCIA SOLAR TERMOELÈCTRICA L’any 2009 la potència de les centrals termoelèctriques en funcionament era de 607MW (EUA 424MW i Espanya 183MW), en construcció 1855MW (Espanya 1168MW i EUA 687MW) i en projecte 6376MW dels quals 1783MW a l’estat espanyol.
  60. 60. ENERGIA FOTOVOLTAICA: SITUACIÓ ACTUAL L’any 2010 la potència fotovoltaica instal·lada al món era de 39529MWp, més de 15 vegades superior a la del 2004, més del 80% instal·lada a la Unió Europea. Alemanya: 17370MWp Espanya: 3787MWp Japó: 3622MWp Itàlia: 3478MWp EUA: 2727MWp A Catalunya: 163MWp
  61. 61. ENERGIA EÒLICA L'aprofitament de l'energia cinètica del vent no és res de nou; des de molt abans de la revolució industrial, l'home l'ha aprofitat per bombejar aigua o per propulsar els seus vaixells. Pot ser considerada una de les principals fonts d'energia no animal de la humanitat fins a principis del segle XIX, d'importància innegable per al desenvolupament de nombroses civilitzacions. L'aprofitament de l'energia eòlica per a la generació d'electricitat mitjançant aerogeneradors, és una tecnologia que va experimentar un desenvolupament tècnic i comercial important a finals dels anys 70, després de la primera crisi del petroli. Tot i que l’energia eòlica és una energia neta i renovable, cal considerar l'impacte ambiental que pot ocasionar la instal·lació d'aerogeneradors en el medi natural
  62. 62. CENTRALS EÒLIQUES Centrals eòliques Una central eòlica és una central que a través de l’energia del vent produeix electricitat.
  63. 63. Color Terreny accidentat Pla obert A la costa Mar obert Muntanya
  64. 64. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Per a l’aprofitament de l’energia eòlica s’utilitzen les aeroturbines, anomenades generalment molins de vent. El principi de funcionament d’una aeroturbina consisteix en extreure part de l’energia cinètica del vent mitjançant un sistema de captació, que acostuma a estar format per pales que giren solidàries a un eix, mitjançant el qual obtenim energia mecànica
  65. 65. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Una aeroturbina consisteix en una sèrie de pales que giren solidàries a un eix, mitjançant el qual podem obtenir energia mecànica. La potència que podem extreure es pot calcular per aquesta expressió empírica. P  0,5 Av Cp 3 P = potència, en W. ρ = densitat de l’aire, en condicions normals és de 1,225kg/m3. A = superfície escombrada per les pales, en m2. v = velocitat del vent, en m/s. Cp = coeficient de potència. El Cp té un valor màxim de 0,59 i en coneix com a límit de Betz, però els valors reals van de 0,1 a 0,5.
  66. 66. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT P  0,5 Av Cp 3 P = potència, en W. ρ = densitat de l’aire, en condicions normals és de 1,225kg/m3. A = superfície escombrada per les pales, en m2. v = velocitat del vent, en m/s. Cp = coeficient de potència. El Cp té un valor màxim de 0,59 i en coneix com a límit de Betz, però els valors reals van de 0,1 a 0,5.
  67. 67. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Tipus d’aeroturbines Aeromotors són màquines lentes, amb un rotor format per moltes pales, de 12 a 24, de fins a 8m de diàmetre. El rendiment és baix, però necessiten poca velocitat de vent, uns 2m/s. La potència és inferior a 20KW. S’utilitzen per bombejar l’aigua dels pous.
  68. 68. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Tipus d’aeroturbines Aerogeneradors són màquines ràpides, de 2 o 3 pales, perfil aerodinàmic com els avions i diàmetre variable. Necessiten velocitats de vent elevades (mínim 4 o 5 m/s i desitjables superior a 10m/s, uns 36km/h). Les potències arriben fins els 5MW.
  69. 69. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Les parts d’una aeroturbina són: -Rotor: transforma l’energia del vent en mecànica. -Sistema d’orientació: té la funció d’orientar l’aerogenerador perpendicular al vent. -Sistema de regulació: té la funció de disminuir la velocitat d’engegada, mantenir la potència i la velocitat del rotor. -Conversor energètic: està destinada en transformar l’energia mecànica. -Bancada: element estructural que protegeix el sistemes de l’aerogenerador. -Suport: té la funció d’elevar el rotor
  70. 70. Parts d’un aerogenador El rotor transforma l’energia del vent, que és aprofitada a través de les pales, en energia mecànica. Els sistemes de regulació modifiquen la força mecànica i l’adequa corresponentment amb les característiques del aerogenerador. El multiplicador augmenta la força mecànica, aquesta és transformada en el generador en energia elèctrica.
  71. 71. Parts d’una aeroturbina
  72. 72. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT Esquema d’una turbina eòlica: 1. Fonaments 2. Conexió a la xarxa elèctrica 3. Torre 4. Escala d’accés 5. Sistema d’orientació 6. Góndola 7. Generador 8. Anemòmetre 9. Fre 10. Caixa de canvis 11. Pala 12. Inclinació de la pala 13. Roda del rotor
  73. 73. Totes les turbines tenen una manera similar d’actuar. Necessiten una força mínima de vent per actuar, és la velocitat d’engegada (2-4m/s), per vèncer la inèrcia del motor. Els aeromotors ja comencen a funcionar amb aquestes velocitats, però els aerogeneradors necessiten una velocitat major, per tenir la tensió i la freqüència adequades per connectar-se a la xarxa elèctrica. Aquesta s’anomena velocitat de connexió i és d’uns 4-5m/s Si la velocitat del vent augmenta, les potències i el rendiment augmenten amb el coeficient de potència. Quan s’obté el màxim rendiment s’anomena velocitat de disseny. El valor màxim de potència s’anomena potència nominal, per sobre d’aquest valor, els sistemes de regulació mantenen o disminueixen la velocitat per evitar esforços en el rotor. Moltes aeroturbines, les de potències més elevades,quan arriben a una velocitat determinada frenen i paren, és la velocitat de parada o de desconnexió, que pot ser molt alta (20-30m/s).
  74. 74. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. AEROTURBINES D’EIX VERTICAL Els principals tipus són el Savonius, el Darrieus i el Giromill Tenen l’avantatge que no necessiten ser orientats i el manteniment és més pràctic, però té l’inconvenient que té un baix rendiment
  75. 75. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. AEROTURBINES D’EIX HORITZONTAL En relació de la posició del rotor : els de cara el vent i els d’esquena el vent. En relació de la quantitat de pales: monopales, bipales, tripales o multipales. Els aerogeneradors han de tenir sistemes de control de potència i velocitat del rotor i el de control d’orientació.
  76. 76. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES Parts d’una central eòlica Aerogeneradors Tipus d’aeromotor capaç d’aprofitar l’energia eòlica per a generar electricitat Centre de control de funcionament Centre on hi ha situat un microprocesdor que controla i arxiva tot el que passa; velocitat del vent, direcció del vent, kWh produits, etc. Acumuladors elèctrics Garanteixen el subministrament continuat a les centrals eòliques no conectades a la xarxa. Els més utilitzats són les bateries de plom-àcid.
  77. 77. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES Convertidors Adapten les característiques del corrent generat al demanat pel centre de consum (casa, torre, granja, etc. que l’utilitzin). Estan formats per transformadors de tensió i de transformadors de voltatge. Central transformadora a mitja tensió Transformen el corrent de baixa tensió a mitjana tensió. Central transformadora a alta tensió Transformen el corrent de mitja tensió a alta tensió. Xarxa elèctrica Conjunt format per els cables elèctrics i altres components que serveixen per transportar el corrent elèctric d’un lloc a un altre.
  78. 78. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES Els aerogeneradors disposen de sistemes de control per aconseguir un funcionament al més aproximat possible al de la velocitat i la potència nominals per a qualsevol règim de velocitat i direcció del vent, a partir de la velocitat nominal.
  79. 79. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES
  80. 80. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES
  81. 81. Infografia energia eòlica
  82. 82. Infografia energia eòlica
  83. 83. Infografia energia eòlica offshore
  84. 84. TECNOLOGIES PER L’APROFITAMENT DEL VENT. CENTRALS EÒLIQUES Parcs eòlics Els parcs eòlics aprofiten l’energia elèctrica obtinguda amb l’aerogenerador. Poden estar o no connectats a la xarxa comercial. Els no connectats a la xarxa disposen d’un sistema d’acumulació (bateries) donada la intermitència del recurs. Un parc eòlic necessita 6m/s com a valor mitjà del vent i 2.500 hores/any. Cada dia ha de bufar el vent 7 o 8 hores. Situació del sector eòlic A l’any 2010 la potència instal·lada a tot el món era de 194,4GW. La Xina amb 44,8GW, els EUA amb 40,2GW, Alemanya amb 27,2GW i Espanya amb 20,7GW són els països líders en l’aprofitament de l’energia eòlica. A Catalunya al 2011 hi havia 38 parcs en funcionament amb una potència total de 1034MW. El Parc de la Serra de Rubió (Anoia) i de la Serra del Tallat (Urgell i Conca de Barberà) són els de més potència amb 49,5MW cadascun.
  85. 85. ENERGIA GEOTÈRMICA
  86. 86. ENERGIA GEOTÈRMICA Etimologia de la paraula “geotèrmica”: fa referència a la calor de l’interior de la Terra. Les plaques continentals són la part sòlida de l’escorça de la Terra. Un 0,5% de la Terra és sòlida, la resta és magma (pedra fossa), que surt cap a l’exterior per unes fissures que presenta la Terra i forma les plaques continentals. La temperatura de la Terra augmenta 3˚C per cada 100m de fondària. Aquest gradient geotèrmic no es manté fins al centre de la Terra, si no que quan s’arriba a 6.000˚C, la temperatura no puja més.
  87. 87. CENTRALS GEOTÈRMIQUES La calor es transmet cap a l’exterior per conducció, però la poca conductivitat tèrmica que tenen les roques fa que aquesta calor es mantingui a l’interior. En determinats llocs de la superfície de la Terra es produeixen anomalies geotèrmiques, que provoquen que en alguns llocs la temperatura pugui ser de 400˚C en lloc dels 40 o 80˚C que serien normals. Si coneixem la distribució de les anomalies geotèrmiques que estan determinades per les plaques tectòniques, podem aprofitar l’energia geotèrmica.
  88. 88. CENTRALS GEOTÈRMIQUES Podem parlar d’un jaciment geotèrmic si hi ha: - presència entre 1.000 i 2.000m de roques poroses i permeables. - un flux de calor que escalfi l’aqüífer (riu subterrani). Aquesta calor prové del magma. -existència d’una tapa impermeable que eviti la dissipació contínua del sistema termal. En determinats casos, l’aigua calenta i/o el vapor pot sortir de manera natural, espontània (fonts termals, guèisers...). En altres casos cal fer una perforació, normalment s’injecta aigua freda i es recupera aigua calenta. Les temperatures de sortida poden anar dels 90 als 150˚C, i s’utilitzen per obtenir energia elèctrica (això seria una central geotèrmica). Si la temperatura és més baixa de 90˚C, s’utilitza l’aigua directa per calefacció. A Islàndia, el 90% dels habitants utilitzen l’aigua extreta directament de la Terra.
  89. 89. CENTRALS GEOTÈRMIQUES Centrals geotèrmiques Poden ser de condensació, on el vapor es condensa. A les centrals de condensació el vapor es torna a injectar al subsòl. I centrals sense condensació, on el vapor s’allibera a l’atmosfera. Inconvenient: la vida útil d’una central geotèrmica és tan sols de 40 anys, ja que el vapor d’aigua genera una gran corrosió. Avantatge: en 2 anys es pot construir una nova central. Si es construeixen prou centrals geotèrmiques, es podrien estalviar anualment 1.000 milions de barrils de petroli (unes 2·108 tones).
  90. 90. CENTRALS GEOTÈRMIQUES La capacitat geotèrmica elèctrica a escala mundial al 2005 era de 9GW, i els aprofitaments calorífics eren de 28GW. L’any 1913 es va construir la primera central geotèrmica a Itàlia, que tenia una potència de 250KW. Actualment, en el mateix emplaçament hi ha una altra que té una potència de 390MW. La central geotèrmica més gran del món és de guèisers (Califòrnia). Té una potència de 1.792MW, una potència similar a les dues centrals d’Ascó juntes i superior a qualsevol central de qualsevol tipus de Catalunya.
  91. 91. Infografia energia geotèrmica
  92. 92. ENERGIA MAREOMOTRIU
  93. 93. ENERGIA MAREOMOTRIU La font d’energia dels mars i els oceans és pràcticament inesgotable. L’aigua del mar emmagatzema energia tèrmica procedent del Sol. Les ones i els corrents, que són provocats per la força del vent, originen moviments de gran quantitat de massa d’aigua. Les formes d’extreure una energia útil pot ser a través de l’energia tèrmica o a través de les ones i de les marees.
  94. 94. ENERGIA MAREOMOTRIU Al llarg de la història s'han desenvolupat molts projectes per aprofitar aquest enorme potencial energètic que hi ha emmagatzemat en els oceans, però la majoria han fracassat per les dificultats pròpies del medi: •Efecte corrosiu de l'aigua salada sobre les parts metàl·liques de les instal·lacions. •Condicions atmosfèriques molt sovint adverses. •Dificultat en el transport de l'energia produïda fins als punts de consum. •Elevats costos que representen la majoria d'instal·lacions.
  95. 95. ENERGIA MAREOMOTRIU L’energia de les marees Les 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 poca 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 entre el nivell màxim -plenamari el nivell mínim -baixamar-) varia amb les zones. Hi ha llocs on hi ha marees de fins a 15 m i altres, com la Mediterrània, on no arriben a 0,5 m en tractar-se de mars tancats. L'aprofitament del flux de l'aigua provocat per les marees, per a la generació d'energia elèctrica, requereix disposar d'emplaçaments on l'amplada de la marees sigui gran, més de 5 m, juntament amb unes característiques geogràfiques adequades (cales, badies, estuaris, etc.) per crear grans embassaments.
  96. 96. ENERGIA MAREOMOTRIU L’energia de les marees L’aprofitament de l’aigua de les marees consisteix en crear embassaments mitjançant murs, i en el moment de plenamar deixem passar l’aigua i en el de baixamar no la deixem escapar-se. Creem dues situacions en les quals es pot produir una diferència de nivells que ens permet generar ena energia elèctrica. Es necessita una alçada del mur de 5m.
  97. 97. ENERGIA MAREOMOTRIU En 1966 a França, a l’estuari del riu Rance, es va crear la primera i encara la més gran central mareomotriu. Té 754m de llargada, 27m d’alçada, amb 24 turboalternadors de 10MW cadascun (240MW en total) per aprofitar les marees que tenen una amplada mitjana de 11,4m i turbines bidireccionals. Al Canadà, hi ha un nou sistema en experimentació, i es pretén construir dues centrals de 1.400 i 4.900MW.
  98. 98. Infografia energia mareomotriu/ones
  99. 99. ENERGIA MAREOMOTRIU L’energia de les ones La principal font d'energia de les ones és el Sol. L'escalfament desigual de la superfície terrestre genera vent, i aquest, en passar per sobre de l'aigua, genera ones. L'energia produïda per les ones proporciona una mitjana de 8 kW per metre de costa; una densitat d'energia molt superior a la mitjana de radiació solar (1000 W/m2 ), o a l'energia del vent (inferior als 300 W/m2 ). Tot i la seva alta densitat energètica, l'aprofitament eficaç i rentable de l'energia de les ones es preveu a llarg termini, ja que els sistemes proposats requereixen elevades inversions i topen amb la dificultat de trobar materials suficientment lleugers i alhora resistents als esforços mecànics i a la corrosió. Amb les ones, diferentment del que passa amb les marees, no es pot preveure la seva freqüència, que és totalment aleatòria, entre 3 i 30 cicles per minut; això suposa una dificultat important per al seu aprofitament energètic. El disseny ha de ser capaç de respondre a ones de totes dimensions, i resistir els temporals amb garanties de seguretat.
  100. 100. ENERGIA MAREOMOTRIU L’energia de les ones Els dispositius que s'estan experimentant o que estan en projecte són molts, per bé que la majoria utilitzen el mateix principi: l'ona pressiona sobre un cos que comprimeix un fluid (líquid o aire) el qual acciona una turbina. Alguns dels prototips més significatius són: •Lleba o paleta oscil·lant de Salter •Boia Masuda o convertidor pneumàtic •Cilindre oscil·lant de Bristol
  101. 101. ENERGIA MAREOMOTRIU -Paleta oscil·lant de Salter. Consisteix en un conjunt de pales de moviment independent, unides a un eix comú. Les pales, en oscil·lar amb el moviment de les ones, accionen un motor que comprimeix un fluid fins a la turbina Té un rendiment de fins el 35%.
  102. 102. ENERGIA MAREOMOTRIU -Boia Masuda o convertidor pneumàtic El moviment extensional de les ones desplaça l'aire, contingut a l'interior de la boia, cap a l'exterior a través d'una turbina d'aire. En el moviment descendent de l'ona, aspira aire de l'exterior a través de la turbina. La turbina és de doble acció, i gira en el mateix sentit quan expulsa i quan succiona aire. Aquest sistema desenvolupat al Japó s'utilitza en petites boies de balisa que generen la seva pròpia llum, amb potències entre 70 i 120W cada una.
  103. 103. ENERGIA MAREOMOTRIU -Cilindre oscil·lant de Bristol. És un cilindre de formigó, que té una llargada de 45m i 11m de diàmetre, ancorat al fons del mar per mitjà d'uns peus extensibles, els quals, amb el balanceig del cilindre, succionen i bombegen aigua a elevada pressió, a través de les bombes situades en els seus peus, a una turbina. El corrent generat és transmès a terra ferma per mitjà de cables submarins.
  104. 104. ENERGIA MAREOMOTRIU Projecte d’Iberdrola a Santoña (Cantabria). Sistema PowerBuoy (OPT) Consta d’una central experimental de 10 boies de 150kW cadascuna 7 metres de diàmetre A 40 metres de profunditat, a 4km de la costa
  105. 105. ENERGIA MAREOMOTRIU Projecte al port de Mutriku (País Basc) 2011: primera instal·lació d’Europa connectada a la xarxa. Tecnologia OWC (columna d’aigua oscil·lant semblant a la boia Masuda). 296kW.
  106. 106. Altres tecnologies: Seagen. Aprofitament energètic de les corrents marines Turbina Seagen Columna de 43m que sustenta dos rotors de 16m de diàmetre que poden generar fins a 1,2MW de potència. La turbina sobresurt 10m del nivell del mar
  107. 107. Altres tecnologies: Seagen. Aprofitament energètic de les corrents marines Irlanda del Norte, 2008
  108. 108. Altres tecnologies: Turbina Lànstrom Turbina Lanstrom Té 30m d’alçada i una hèlix amb tres pales de 20m de llargada, que permet desenvolupar una potència d’ 1MW. Pot funcionar a 100m de profunditat
  109. 109. Altres tecnologies: Turbina Thawt Turbina Thawt Turbina d’aigua transversal horitzontal axial; es tracta d’un rotor cilíndric que gira al voltant d’un eix amb el flux d’aigua. Es creu que pot arribar als 12MW, i més econòmica que altres tipus de turbines
  110. 110. Altres tecnologies: Pelamis Turbina Pelamis Fins a 750kW
  111. 111. Altres tecnologies: Pelamis
  112. 112. Infografia energia corrents marins
  113. 113. Infografia energia de les onades
  114. 114. ENERGIA MAREOMOTRIU Energia tèrmica dels oceans Hi ha un gradient tèrmic entre les capes superficials i les capes profundes del fons de l’oceà. És necessària una diferència de temperatura d’uns 20˚C que es dóna en aigües tropicals i subtropicals, però a profunditats de 500 i 1.000m. Pot haver-hi un circuit obert o tancat. El circuit tancat utilitza un fluid amb una baixa temperatura d’ebullició, com ara l’amoníac, que s’escalfa amb la temperatura de l’aigua de la superfície, i es condensa amb l’aigua freda de la profunditat. Entre la profunditat i la superfície pot haver-hi una diferència de 25˚C.
  115. 115. ENERGIA MAREOMOTRIU amoníac (líquid) aigua aigua profunda sup erfície amoníac turbina (gas) energia elèctrica L’inconvenient és el poc rendiment (7%) per dos motius: - La poca capacitat d’aquesta aigua de generar energia tèrmica. - La despesa d’energia necessària per fer funcionar el sistema.
  116. 116. Esquema d’una central CETO de 100MW
  117. 117. ENERGIA BIOMASSA
  118. 118. ENERGIA BIOMASSA Durant la major part de la història de la humanitat, la biomassa i l’energia solar han estat les úniques fonts d’energia tèrmica utilitzades per l’home. Al llarg del temps i fins l’arribada del carbó, en la Revolució Industrial, la biomassa ha servit per cobrir les necessitats de calor i il·luminació tant en la vida quotidiana com en les diverses aplicacions industrials existents.
  119. 119. ENERGIA BIOMASSA D’una banda l’home utilitza els anomenats residus forestals o agrícoles, que són aquells recursos que es generen directament en el camp o a la muntanya de manera dispersa, per aprofitar-ne l’energia.
  120. 120. ENERGIA BIOMASSA D’altra banda, ja en el nostre segle, l'home també ha après a recuperar l'energia de les deixalles domèstiques, anomenades RSU (residus sòlids urbans), les quals constitueixen un cas singular de la biomassa. Les deixalles tenen un alt contingut en matèria orgànica i altres components com ara el paper, amb un poder calorífic similar al dels carbons dolents. Actualment, amb tecnologies molt diverses, s'extreu l´energia que nosaltres hem dipositat al contenidor del carrer en forma de bossa d’escombraries. Cal no oblidar, però, que la millor estratègia d'eliminació dels residus urbans consisteix a combinar processos de recollida selectiva amb reciclatge i compostatge, i alhora limitar, com més millor les opcions d'abocament i incineració, pels problemes mediambientals que generen.
  121. 121. ENERGIA BIOMASSA El terme "biomassa" inclou tota la matèria viva, o que l'origen en sigui la matèria viva, que existeix en un instant de temps a la Terra. L’energia que es pot obtenir de la biomassa prové de la llum solar, la qual, gràcies al procés de fotosíntesi, és aprofitada per les plantes verdes i transformada en energia que queda acumulada en l’interior de les seves cèl·lules. Aquesta energia pot ser traspassada per la cadena alimentària al regne animal.
  122. 122. Infografia energia biomassa
  123. 123. ENERGIA BIOMASSA L'energia acumulada a la biomassa pot ser alliberada sotmetent-la a diversos processos d’aprofitament energètic: - Processos d’aprofitament energètic dels residus agrícoles i forestals - Processos de valorització energètica dels RSU
  124. 124. ENERGIA BIOMASSA Processos d’aprofitament energètic dels residus agrícoles i forestals Aquesta biomassa es pot transformar en combustible mitjançant processos físics, termoquímics i bioquímics. -Processos físics: destinats a preparar la biomassa pel seu ús directe com a combustible o per un procés posterior. Són dos: • Homogeneïtzació o refinat, que consisteix en l’adequació de la biomassa a unes condicions de granulometria, humitat o composició (és a dir fer totes les partícules similars) per mitjà de la trituració, l’estellatge, l’assecatge... • Densificació, que consisteix en la millora de les propietats de la biomassa amb la fabricació de briquetes o pèl·lets per tal d’aconseguir-ne un pes específic més alt i millorar les seves possibilitats d’emmagatzematge i transport.
  125. 125. ENERGIA BIOMASSA Processos d’aprofitament energètic dels residus agrícoles i forestals -Processos termoquímics: transformacions en determinades condicions de pressió i temperatura per obtenir el combustible en estat sòlid, líquid o gasós. S’utilitza la piròlisi o destil·lació seca i la gasificació. • Piròlisi o destil·lació seca: consisteix en la degradació tèrmica de les molècules de la biomassa en absència d’oxigen. És el mètode tradicional d’obtenció del carbó vegetal. En instal·lacions industrials, a més de carbó vegetal,s’obté una fracció líquida i una gasosa que convé condensar: així se n’obté un gas pobre d’elevat nivell energètic.
  126. 126. ENERGIA BIOMASSA Processos d’aprofitament energètic dels residus agrícoles i forestals • Gasificació: és una combustió incompleta de biomassa en presència de l’oxigen de l’aire. S’obté un gas pobre format per monòxid de carboni, hidrogen i metà, entre d’altres. Els procés es realitza en instal·lacions anomenades gasògens. Una millora consisteix en introduir directament oxigen en lloc d’aire, amb la qual cosa s’obté gas de síntesi
  127. 127. ENERGIA BIOMASSA Processos d’aprofitament energètic dels residus agrícoles i forestals -Processos bioquímics: consisteix en sotmetre la biomassa a processos de fermentació: digestió anaeròbica i fermentació aeròbica. Digestió anaeròbica: és la fermentació de la biomassa amb obtenció de biogàs. En un dipòsit que s’anomena digestor s’introdueix la matèria orgànica i els bacteris, i s’obté gas metà i anhídrid carbònic. Són bacteris que es desenvolupen en absència d’oxigen. La temperatura òptima és de 30˚C, i es pot utilitzar qualsevol tipus de residu orgànic. S’acostuma a aplicar a afluents líquids i a aigües residuals amb alt poder contaminant, i considerem en aquest cas el gas com a un subproducte. En aquests casos la producció de gas es considera un subproducte resultant dels processos de millora ambiental. Aquests tipus d’instal·lacions permet a explotacions agrícoles ramaderes autoproveir-se d’energia. En els països en vies de desenvolupament està molt estès. Fermentació aeròbica: també s’anomena alcohòlica. S’utilitza per l’obtenció de bioalcohol (etanol) i per la fermentació en presència d’oxigen de materials orgànics rics en sucres i midó. L’etanol (CH3CH2OH) s’utilitza com a combustible en els motors d’explosió, per exemple, al Brasil amb l’etanol obtingut de la canya de sucre.
  128. 128. ENERGIA BIOMASSA Producció d’energia elèctrica Per a transformar la biomassa en energia elèctrica es pot fer de dues maneres: • Combustió de la biomassa en una caldera: Aquesta combustió provoca un escalfament de l’aigua i el consegüent vapor que acciona un grup turboalternador. • Transformació de la biomassa en combustibles gasosos: Mitjançant procediments bioquímics o termoquímics que, amb el corresponent combustible que és generat, alimenten motors alternatius o turbines de gas que accionen un alternador que tenen acoblat.
  129. 129. ENERGIA BIOMASSA Producció d’energia elèctrica Central de gasificació de cicle combinat
  130. 130. ENERGIA BIOMASSA Producció d’energia elèctrica
  131. 131. BIOCOMBUSTIBLES
  132. 132. BIOCOMBUSTIBLES Els biocombustibles són combustibles produïts a base de matèria orgànica. Els dos més comuns són el bioetanol i el biodièsel, pensats com a recanvis de la benzina i del gasoli, respectivament.
  133. 133. BIOCOMBUSTIBLES El bioetanol s'obté de plantes amb un elevat contingut de sucre o de midó, tals com el bleda-rave i els cereals; i el biodièsel, de plantes oleaginoses com el gira-sol i la colza. A banda, la recerca actual s'orienta vers els anomenats biocombustibles de segona generació (fusta, herbes...).
  134. 134. BIOCOMBUSTIBLES Pros... Com apuntàvem, l'augment de la producció de biocombustibles fa disminuir la dependència del petroli. Pensem, per exemple, que la major part del petroli consumit a la Unió Europea ve de fora, i, en particular, d'indrets políticament inestables. A això, s'hi sumen consideracions ambientals: la crema de derivats del petroli és responsable de l'emissió a l’atmosfera de tones i tones de diòxid de carboni; contràriament, la crema de biocombustibles no fa sinó tornar a l'atmosfera el diòxid de carboni que les plantes han absorbit per fotosintesi. El diòxid de carboni és el gas que més contribueix a l'efecte hivernacle.
  135. 135. BIOCOMBUSTIBLES ...i contres Tot amb tot, els biocombustibles no susciten pas una opinió unànimement favorable. També són objecte de crítiques que incideixen en els possibles inconvenients de produir-ne a gran escala: • augment de preus de matèries primeres; • extensió del monocultiu en detriment de la diversitat de conreus i de les àrees forestals; • augment de l'ús de plaguicides i d'adobs derivats del petroli i contaminants... Hom apunta l'extensió del monocultiu com un dels inconvenients de produir biocombustibles.
  136. 136. BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL Exposició Universal de París, any 1900. L'inventor alemany Rudolf Diesel presenta el primer motor dièsel de la història, que funciona amb oli de cacauet, com un "motor d'oli". El seu creador pretén amb això potenciar l'agricultura com a font d'energia. Però el gira-sol, o els cacauets, són molt cars i el petroli s'imposa. Any 2007, més d'un segle després, a la UE es produeixen 35 milions de m3 de biocombustibles, entre els quals es troba el biodièsel, obtingut a partir de plantes oleaginoses. El temps ha donat la raó al senyor Diesel, els olis vegetals ja s'utilitzen com a combustible i l'etiqueta distintiva del biodièsel resulta ja visible en desenes de gasolineres, tant en estat pur (l'anomenat B100, és a dir, al 100%) com mesclat amb gasoil en proporcions que oscil·len entre el 10% i el 20% (els anomenats B10, B15 o B20), tal com permet la legislació espanyola de carburants.
  137. 137. BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL El biodièsel es produeix a partir d'olis vegetals, verges i reciclats. L'oli vegetal verge s'extrau de la llavor conreada deixant enrere la farina de llavor, que es pot usar com a farratge animal. L'oli és refinat abans d'incorporarlo al procés de producció. Encara que es poden trobar més de tres-cents tipus d'oleaginoses, les més comunes en la producció d'aquest biocarburant són la colza, la planta amb més rendiment d'oli per hectàrea, la soja, el gira-sol i la palma, encara que també es poden utilitzar olis usats, com els de fregir, que és una matèria primera molt barata i a més permet reciclar el que en un altre cas serien residus.
  138. 138. BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL
  139. 139. BIOCOMBUSTIBLES. BIODIÈSEL Precisament, les matèries primeres més utilitzades al nostre país per a la fabricació de biodièsel són els olis de fregir usats i l'oli de gira-sol. També s'estan fent proves amb oli de colza i amb Brassica carinata, coneguda com la mostassa etíop
  140. 140. Infografia biodièsel
  141. 141. BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL
  142. 142. BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL El bioetanol és un carburant ecològic produït a partir de la fermentació i posterior destil·lació i tractament de productes vegetals. S´obté per un procés de fermentació de primeres matèries riques en sucre. Les tres principals fonts són: • Plantes amb midó: grans (blat de moro) i tubèrcles (casava o mandioca). • Plantes amb sucre: remolatxa o canya. Melasses o xarops. • Plantes amb cel·lulosa.
  143. 143. BIOCOMBUSTIBLES. BIOETANOL Es poden diferenciar dos usos del bioetanol: • l´alcohol etílic (etanol) que s´utilitza directament com a combustible per l’automoció i està molt extès en algunes de les grans metròpolis sudamericanes, • i creant el seu derivat químic, l´èter terciari butílic etílic (ETBE), que s’utilitza com a additiu per substituir la fracció d’èter metílic (MTBE). El MTBE és un additiu d’origen mineral que es ve introduint a les benzines des dels anys noranta amb la finalitat d’augmentar l’octanatge degut a la seva major aportació d’oxigen, millorant així la seva combustió. D’aquesta manera es disminueix el consum i milloren les emissions contaminants d’hidrocarburs incremats. L´èter derivat del I´etanol (ETBE) s´obté per reacció de I´isobutè amb etanol. De les propietats de I´etanol i I´ETBE, cal destacar-ne el menor poder calorífic en relació amb la gasolina, la qual cosa normalment es tradueix en pèrdua de potència, però que es veu compensada per un augment del rendiment del motor, atès que la presència d´oxigen en els compostos millora la qualitat de la combustió.
  144. 144. RESIDUS SÒLIDS URBANS (RSU)
  145. 145. RESIDUS SÒLIDS URBANS (RSU)
  146. 146. RESIDUS SÒLIDS URBANS RSU
  147. 147. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU Els RSU suposen un gran problema i els procediments actuals per eliminar-los són: -Abocament -Compostatge -Reciclatge -Incineració
  148. 148. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU Abocament: consisteix en dipositar els residus sobre el terreny i enterrar-los periòdicament amb terra. Els abocadors s’han de preparar aïllant-los i posant desguassos perquè surtin els residus líquids. També es poden utilitzen torretes de ventilació per deixar anar els residus gasosos. -Compostatge: separar la matèria orgànica i tractar-la mitjançant fermentació aeròbica, per tal d’obtenir el compost. -Reciclatge: separar les fraccions dels RSU, que poden reincorporar-se al procés de producció i consum. -Incineració: els residus són eliminats mitjançant un procés de combustió i tractament dels gasos resultants. Des del punt de vista mediambiental lo millor és combinar una recollida selectiva amb un procés de compostatge i reciclatge, limitant la incineració i l’abocament. Energèticament, no lliga amb el tema mediambiental, però es pot obtenir aprofitament del biogàs que es genera en els abocadors i recuperar l’energia tèrmica dels processos d’incineració.
  149. 149. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU EL BIOGÀS El biogàs produït per la fermentació dels residus orgànics s’escampa pels abocadors i pot produir explosions i incendis, a més, a causa dels perills que provoca la seva emissió en el medi ambient atmosfèric es fa necessària la seva extracció controlada. Per extreure’l es construeixen pous de desgasificació i extracció que no són res més que forats a la superfície de l’abocador fins a la profunditat necessària per tal de fer possible l’enviament del gas a la superfície. Aquest gas és tractat en centrals per treure’n elements nocius com ara el H2S. El biogàs es pot aprofitar per a les necessitats d’energia tèrmica de l’abocador, equips de tractament o incineració o bé subministrar-lo a establiments propers o a la xarxa de gas corrent. Aquest gas també es pot emprar en plantes de cogeneració on s’utilitza com a combustible de motors de combustió interna alternatius.
  150. 150. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU EL BIOGÀS La composició, així com la quantitat de biogàs depenen dels següents factors: • Els residus a digerir i la seva composició química. • Tipus de càrregues diàries. • Paràmetres d'obtenció de biogàs (temperatura, pH, agitació, etc.). • Tipus de digestor anaerobi. Composició típica del biogàs que s'obté de la fermentació dels purins: •Metà (CH4): 60-80% •Diòxid de Carboni (CO2): 30-40% •Hidrogen (H2): 5-10% •Nitrogen (N2): 1-2% •Monòxid de Carboni (CO): 0-0.15% •Oxigen (O2): 0.1% •Àcid Sulfhídric (H2S): 0-1% •Vapor d'aigua: 0.3%
  151. 151. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU
  152. 152. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU
  153. 153. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU
  154. 154. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU LES CENTRALS TÈRMIQUES Serveixen per generar electricitat gràcies a la calor generada per la combustió dels ja anomenats combustibles fòssils. El procés és similar al de les centrals tèrmiques. Primerament, l’alimentador proporciona combustible al fogar, on es produeix la combustió. L’energia tèrmica que es desprèn converteix l’aigua de la caldera en vapor i aquest es posa en moviment. Seguidament el vapor fa girar els àleps de les turbines, les quals estan connectades a un alternador, l’encarregat de generar el corrent. Cal citar un dipositiu anomenat excitatriu que crea el camp magnètic necessari perquè l’alternador sigui capaç de generar el corrent. Com en les centrals tèrmiques, el vapor segueix un circuit ajudat per bombes, i després de passar per les turbines es refreda gràcies a les torres de refrigeració. Els fums produïts per la combustió són expulsats per la xemeneia.
  155. 155. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU
  156. 156. PROCESSOS DE VALORACIÓ ENERGÈTICA DELS RSU
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×