Unitat 3. energies alternatives

1,088 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
1,088
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
450
Actions
Shares
0
Downloads
18
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Unitat 3. energies alternatives

  1. 1. Unitat 3. Energies alternatives
  2. 2. Energies alternatives• Les energies alternatives o renovables provenen d’aquelles fonts d’energia que es renoven de manera continuada. Encara s’utilitza poc ja que el seu aprofitament representa un cost econòmic elevat i són necessàries grans inversions per desenvolupar les tecnologies adients.• Interessa utilitzar-les per:Disminuir la gran dependència dels combustibles fòssils en la producció d’energia primària.Reduir els impactes sobre el medi natural que comporta la producció d’energia primària.
  3. 3. Beneficis de la seva utilització:• Reducció de les emissions de CO2• Diversificació de les fonts d’energia pròpies i reducció de les importacions energètiques.• Creació de llocs de treball.• Protecció de l’entorn natural.• Beneficis socials derivats de l’electrificació de nuclis aïllats i de la disponibilitat de fonts d’energia noves en el medi rural.• Suport a centres de recerca, laboratoris d’investigació i centres universitaris.• Afavorir el reequilibri territorial.
  4. 4. Centrals solars• La radiació solar és una font d’energia neta, gratuïta, inesgotable 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.• Principals inconvenients: 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.
  5. 5. Per utilitzar-la a gran escala són necessaris sistemes de captació de gran superfície, perquè té una densitat energètica baixa, d’1 kW/m2 com a màxim.És necessària una inversió inicial elevada, ja que els sistemes de captació encara són relativament cars.
  6. 6. Sistemes d’aprofitament• Hi ha dos sistemes d’aprofitament: la via tèrmica que consisteix en la transformació de la radiació solar en energia tèrmica i la conversió fotovoltaica, en què la radiació es transforma directament en energia elèctrica.
  7. 7. Centrals termosolars• La radiació solar es concentra sobre un fluid 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 energia elèctrica. Centrals amb col·lectors distribuïts. Utilitzen col·lector de concentració que en una superfície molt petita concentren la radiació solar i s’obtenen temperatures de fins a 300º C. El seu inconvenient és que només aprofiten la radiació directa i no són apropiats per les zones nuvoloses. Cal que disposin d’un sistema de seguiment del sol.
  8. 8. Centrals solars de torre central. El sistema de captació està format per una gran superfície coberta d’heliòstats, que concentra la radiació solar en un receptor instal·lat a l’extrem superior d’una torre.
  9. 9. Conversió fotovoltaica• Consisteix a transformar la radiació solar directament en energia elèctrica, mitjançant captadors formats per cèl·lules solars o fotovoltaiques.• Les cèl·lules fotovoltaiques estan constituïdes per una làmina de material semiconductor, normalment silici, que té la propietat de produir electricitat quan hi incideixen els fotons de les radiacions.• El rendiment de la transformació és molt baix igual que la tensió obtinguda que és d’uns 0,58 V. Per aconseguir una tensió més adient es connecten diferents cèl·lules en sèrie (normalment 36) per obtenir una tensió de 18 V.
  10. 10. Aplicacions• 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.
  11. 11. Centrals eòliques• Per a l’aprofitament de l’energia eòlica s’utilitzen les aeroturbines o molins de vent. Extreuen 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.
  12. 12. Tipus d’aeroturbines• Aeromotors: utilitzen directament l’energia mecànica obtinguda a l’eix. Són màquines lentes, caracteritzades per un rotor format per nombroses pales. El seu rendiment és bastant baix. Requereixen una velocitat de vent de 2 m/s per començar a funcionar i obtenen la màxima potència quan la velocitat del vent és de 5 o 6 m/s. S’utilitzen bàsicament per al bombament de l’aigua dels pous.
  13. 13. • Aerogeneradors: Transformen l’energia mecànica en energia elèctrica. Són màquines ràpides. Els rotors es caracteritzen per tenir poques pales, 2 o 3, de diàmetres molt variables en funció de la potència, amb la qual cosa s’obtenen rendiments molt més elevats que en els aeromotors. Però es necessiten velocitats de vent més elevades per al seu funcionament, entre 4 i 5 m/s, i aconsegueixen la potència màxima amb velocitats superiors, entre 10 i 14 m/s, en funció del disseny.
  14. 14. Parts d’una aeroturbina• El rotor o turbina és el que transforma l’energia del vent en energia mecànica. Està format per les pales unides a un eix.• El sistema d’orientació té la funció de col·locar el rotor perpendicular a la direcció del vent, perquè es pugui aprofitar al màxim la seva energia.• El sistema de regulació té la funció de disminuir la velocitat d’engegada, mantenir la potència i la velocitat del rotor i aturar-lo quan el vent sobrepassi una velocitat determinada.• El convertidor energètic és la part mecànica destinada a transmetre o transformar l’energia mecànica obtinguda a l’eix del rotor.
  15. 15. • La bancada és l’element estructural que, juntament amb la carcassa, suporta i protegeix el convertidor energètic i els sistemes de regulació i orientació.• El suport o torre és el suport de tot l’equip, té la funció d’elevar el rotor per millorar la captació i absorbir les vibracions que es produeixen.
  16. 16. • Velocitat d’engegada: de 2 a 4 m/s. El rotor comença a girar.• Velocitat de connexió: de 4 a 5 m/s. Es connecta a la xarxa elèctrica.• Velocitat de disseny: s’obté el màxim rendiment.• Velocitat de parada o desconnexió: de 18 a 30 m/s.
  17. 17. Parcs eòlics• Són les instal·lacions que aprofiten l’energia elèctrica obtinguda amb aerogeneradors.• Es classifiquen en: Instal·lacions no connectades a la xarxa comercial: utilitzades en electrificacions rurals, aplicacions agrícoles, senyalització i comunicacions. Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica com a suport de l’energia consumida a la xarxa. Tenen la finalitat de disminuir les despeses energètiques. Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica com a central generadora d’energia elèctrica. Tenen la finalitat de subministrar-hi energia.La potència de les centrals eòliques, normalment, és superior a 1 MW.
  18. 18. Centrals geotèrmiques• S’entén per energia geotèrmica aquella part de l’energia de la Terra que es manifesta en forma de calor. La temperatura augmenta uns 3º C cada 100 m de profunditat.• La calor, generalment, es transmet per conducció fins a la superfície de la Terra, però a causa de la baixa conductivitat de les roques que formen l’escorça terrestre, una gran part d’aquesta energia resta emmagatzemada al seu interior.
  19. 19. • Les condicions geològiques que determinen l’existència d’un jaciment geotèrmic són:Presència a profunditat adient, entre 1000 i 2000 m, de roques poroses i permeables que permetin l’acumulació i circulació de fluids.Un flux de calor normal o anormal que escalfi l’aqüífer.Existència d’una capa impermeable, per exemple argila, que actuï de cobertor, de manera que s’eviti la dissipació contínua del sistema termal aigua-roca.
  20. 20. • En determinats casos el flux energètic, en forma d’aigua calenta o vapor d’aigua, flueix de manera natural a l’exterior. En uns altres casos s’ha de perforar l’escorça terrestre fins a arribar al jaciment per poder extreure l’energia tèrmica acumulada.
  21. 21. • L’inconvenient principal de les centrals geotèrmiques és la vida curta de les instal·lacions, uns 40 anys, a causa de la corrosió que provoca el vapor d’aigua sense tractar, si bé aquest problema es compensa amb la rapidesa de la posada a punt d’una central, que és d’uns dos anys. Un altre inconvenient és la possible obstrucció de les canonades.
  22. 22. Centrals mareomotrius• 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.• L’aprofitament del flux de l’aigua per a la generació d’energia elèctrica requereix disposar d’emplaçaments on l’amplitud de les marees (diferència d’altura entre el nivell màxim i el mínim) sigui gran, més de 5 m, juntament amb característiques geogràfiques adequades per a crear grans embassaments.• S’hi construeix un dic per retenir les aigües, i quan baixa la marea, s’obren les comportes aprofitant l’energia potencial de l’aigua per accionar diferents grups turboalternadors.
  23. 23. Inconvenients• Gran despesa econòmica.• Funcionament discontinu i de càrrega hidràulica variada.• Màxima producció a la nit quan la demanda és mínima.
  24. 24. L’energia de les ones• Amb les ones no se’n pot preveure la 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 les dimensions i resistir els temporals amb garanties de seguretat.
  25. 25. L’energia tèrmica dels oceans• La diferència de temperatura entre les capes superficials i les profundes dels oceans (gradient tèrmic) es pot aprofitar per desencadenar un cicle termodinàmic i obtenir energia elèctrica.• El problema principal d’aquestes instal·lacions és el seu rendiment baix, donada la poca diferència de temperatures entre el focus calent i el fred i l’energia necessària per bombejar l’aigua freda de les profunditats.
  26. 26. La biomassa• Es considera biomassa la matèria orgànica d’origen vegetal o animal, obtinguda de manera natural o procedent de les seves transformacions artificials, susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.• Els processos a què se sotmet la biomassa per a la seva transformació en combustible s’agrupen en tres apartats:
  27. 27. • Processos físics: Estan destinats a preparar la biomassa per a l’ús directe com a combustible o per a processos bioquímics o termoquímics posteriors. Els més importants són: Homogeneïtzació o refinament. Adequar la biomassa a unes condicions de granulometria, humitat o composició per mitjà de la trituració, l’assecatge, etc. Densificació. Millora de les propietats de la biomassa amb la fabricació de pèl·lets per aconseguir un pes específic més alt i millorar les seves possibilitats d’emmagatzematge i transport.
  28. 28. • Processos termoquímics. La biomassa se sotmet a diverses transformacions en determinades condicions de pressió i temperatura, per obtenir combustibles sòlids, líquids i gasosos.La piròlisi o destil·lació seca. Mètode tradicional per obtenir carbó vegetal.Gasificació. De la combustió incompleta de la biomassa en presència de l’oxigen de l’aire s’obté un gas pobre.
  29. 29. • Processos bioquímics. La biomassa se sotmet a processos de fermentació seguint dos procediments: Digestió anaeròbica: utilitzat per obtenir biogàs. Fermentació aeròbica o alcohòlica: s’utilitza per a l’obtenció de bioalcohol.
  30. 30. Producció d’energia elèctrica• Combustió de la biomassa en una caldera adequada a la producció de vapor que acciona un grup turboalternador.• Transformació de la biomassa en combustibles gasosos mitjançant procediments bioquímics o termoquímics, que generalment s’utilitzen per alimentar motors alternatius o turbines de gas que accionen el seu corresponent alternador.
  31. 31. Biocombustibles• Són un conjunt de combustibles líquids, que s’obtenen a partir de diferents transformacions de la biomassa, destinats a substituir els combustibles d’origen fòssil. N’hi ha dos grups: Biodièsel. S’obté a partir d’olis vegetals de procedència diferent, ja siguin purs o usats, com els olis utilitzats per cuinar. Bioalcohols. Són el metanol (en desús) i l’etanol. Les aplicacions de l’etanol en el camp dels biocombustibles són:1. Com a combustible sol o barrejat amb altres carburants d’origen fòssil.2. Com a additiu per a gasolines sense plom.
  32. 32. L’aprofitament dels residus sòlids urbans (RSU)• Els RSU són els generats per l’activitat domèstica en els nuclis de població. Els procediments actuals per eliminar-los són:1. Abocament. S’emmagatzemen els residus sobre el terreny i es cobreixen amb terra. Requereixen grans superfícies de terreny i l’emissió de gasos i els riscos de contaminació d’aqüífers són elevats.2. Compostatge. Consisteix en separar la matèria orgànica de la resta de residus i el seu tractament posterior per obtenir compost, un producte apte per aplicacions com ara l’agricultura, la jardineria, etc.
  33. 33. 3. Reciclatge. Es basa en separar les fraccions dels RSU, que poden ser incorporades als processos de producció i consum.4. Incineració. Consisteix en eliminar els residus mitjançant un procés de combustió i tractament dels gasos resultants.Des del punt de vista mediambiental, la millor estratègia de gestió i eliminació de residus consisteix a combinar els processos de recollida selectiva amb el reciclatge i el compostatge, i a limitar les opcions d’incineració i d’abocament per als rebuigs residuals dels processos anteriors.

×