Tema 4: Les energies alternatives

- Fonts d'energia renoven de manera continuada en contraposició dels combustibles fòssils, dels quals existiesen recursos limitats.

Centrals solars

La energia solar és una energia neta perquè és gratüita, inesgotable i disponible tots els dies de l'any, però també és neta perquè no produeix contaminació acústica, no genera residus que emeten gasos hivernacle a l'atmosfera, llavors no es crea ni l'efecte hivernacle ni la pluja àcida.

Inconvenients: la radiació arriba de manera dispersa a la superfície, s'ha de transformar en el moment en que arriba, són necessàries grans superfícies per captar-la, i és necessària una inversio de diners elevada perque els sistemes de captacio son cars.

Sistemes d'aprofitament de les centrals solars

Via tèrmica: consisteix n la transformació de la radiació solar en energia tèrmica, i aquesta energia s'utilitza per a les calefaccions de les casses i utilitzen col·lectors.

Conversió fotovoltaica: mitjançant cel·lukes fotovoltaiques, capten l'energia solar i la transformen en energia elèctrica.

Centrals termosolars

Centrals de col·lectors distribuits (DCS): utilitzen uns col·lectors en un camp, que pel mig d'ells hi passa un tub amb aigua, i l'escalfen.

Centrals solars de torre central (CRS): funcionen mitjançant uns heliòstats, que concentren la raciació solar en un receptor instal·lat a l'extrem superior d'una torre, en aquestes centrals el rendiment termodinàmic és més gran, perquè la temperatura aconseguida amb el sodi, és molt més elevada. Aquest procés s'anomena conversió fotovoltaica i les seves aplicacions són:

• Instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica comercial: electrificacions rurals, aplicacions agrícoles, senyalització i comunicacions.

• Instal·lacions conectades a la xarxa elèctrica: centrals fotovoltaiques i sistemes integrats enedificis.

Sistemes d'aprofitament de les centrals termoelèctriques:

Sistemes actius: capten l'energia solar amb un conjunt de col·lectors plans, i la seva transferència a un sistema d'emmagatzematge que abasta el seu consum quan és necessari.

Sistemes passius: la captació d'energia solar es realitza de manera natural, sense intervenció de cap element mecànic; aquest conjunt de factors formen part de l'arquitectura bioclimàtica, que consisteix en buscar l'obtenció del confort en els habitatges mitjançant la millor disposicióo dels elements arquitectònics que permeten l'aprofitament màxim de l'energia solar rebuda i de les possibilitats de ventilació, i els elements bàsics utilitzats en l'arquitectura bioclimàtica són:

- Vidireres: capten l'energia solar i retenen la calor amb l'efecte hivernacle.

- Massa tèrmica: materials aïllants que, durant el dia s'escalfen i a la nit desprenen la calor concentrada durant el dia.

- Elements de protecció: aïllaments, persianes, volades i teulades.

- Reflectors: incrementen la radiació a l'hivern, i actuen com a elements de protecció a l'estiu.

Els elements que formen els col·lectors són:

- Placa absorvent: element encarregat d'absorvir la radiació solar i cedir-la en forma de calor al líquid que circula pel seu interior.

- Coberta transparent: serveix per reduir les pèrdues, crear l'efecte hivernacle i protegir la placa absorvent.

- Aïllament tèrmic: redueix les pèrdues de la calor a través del fons i parets centrals del col·lector.

- Caixa contenidora: on s'allotgen els elements del col·lector, ha de ser rígida i resistent.

Aplicacions de l'energia solar tèrmica

• Obtenció d'aigua calenta sanitària

• Instal·lacions de calefacció

• Altres aplicacions: escalfament de piscines, plantes desalinitzadores i assecadors solars.

Centrals eòliques

- S'aprofita l'energia del vent mitjançant unes tecnologies, anomenades aeroturbines, n'hi ha de dos tipus:

• Aeromotors: rotor format per diverses pales (12 o 24), rendiment bastant baix, els fa falta mol poca velocitat de vent per posar-se en marxa, màquines de baixa potència i s'utilitzen per al bombejament de l'aigua en els pous.

• Aerogeneradors: totors de poques pales (2 o 3), s'obtenen rendiments molt elevats, velocitats del vent més elevades que els aeromotors per a funcionar,

Parts d'una aeroturbina:

- Rotor: es l'element que transforma l'energia del vent en energia mecànica, format per pales unides a l'eix.

- Sistema d'orientació: té la funció de col·locar el rotor perpendicular a la direcció del vent, per a aprofitar l'energia al màxim.

- Sistema de regulació: disminueix la velocitat d'engegada, mantenir la potència i la velocitat del rotor i aturar-lo quan sobrepassi una velocitat determinada.

- Conversor energètic: part mecànica que transmet o transforma l'energia mecànica obtinguda a l'eix del rotor.

- Bancada: element estructural junta m la carcassa, que suporta i protegéis el conversor energètoc i els sistemas de regulació i orientació.

- Suport: el suport de tota la aeroturbina.

Tipus d'aerogeneradors:

- Aerogeneradors d'eix vertical: generador situat proa de la base, no necesiten sistemes d'orientació, rendiments inferiors als aerogeneradors d'eix hoitzonal, hi ha tres tipus:

Savonius Giromill Darrieus

Aerogeneradors d'eix horitzontal: tenes uns sistemas de captació més desenvolupats, hi han de dos tipus: rotors de cara al vent i desquenes al vent, els de cara al vent necesiten un sistema d'orientació, però els d'esquena al vent no en necesiten. Els rotors poden ser monopales, bipales, tripales, o multipales. Aquests rotors es poden classificars seguons siguin de pas variable o de pas fix, això vol dir que les pales giren o no sobre el seu propi eix.

Sistemas de control en els aerogeneradors :

-Control de potència i velocitat del rotor: en els rotors de pas variable s'aconsegueix variar l'inclinació de les pales. En els de pas fix, les pales estàn dissenyades per mantenir la potència, i per evitar que l'aerogenerador s'embali massa per un augment de la velocitat, o per una pèrdua sobtada del generador, s'instal·lan frens d'accionament hidràulic, en canvi en els rotors de pas fix s'aconsegueix mitjançan l'accionament controlat o automàtic dels frens aerodinàmics col·locats a les pales o al rotor.

- Control d'orientació: són uns controls que s'utilitzen per a obtenir la màxima captació d'energia, mitjançant l'orientació del rotor. Hi ha sistemas actius o passius, als sistems actius, un microprocesador controla la posició del rotor a través d'un motor reductor a partir de les dades del vent i de la posició de la màquina, en canvi els sistemes passius l'orientació s'efectua amb elemnts mecànics com ara hèlixs o superficies aerodinàmiques que actuen de penell.

Energia va a les transforma va al es transforma va al

del vent pales del energia mecànica conversor en energia transfo

rotor de rotació energètic elèctrica rmador

és energia

cinètica

augmenta de tensió i

l'envia a la xarxa ele.

pèrdues per pèrdues efecte

fregament joule

són calor

Parcs eòlics

Són istal·lacions que aprofiten l'energia elèctrica amb els aerogenerdaors i es classifiquen en:

- Instal·lacions no conectadse a la xarxa convencional: utilitzen un aerogenerador de petita potència i han de desposar d'un sistema d'acumulació per asegurar el subministrament elèctric, són utilitzades a les electrificacions rurals, aplicacions agrícolas, senyalització i comunicacions.

- Instal·lacions conectades a la xarxa elèctrica: com a suport de l'energia consumida en la xarxa, amb la finalitat de disminuir les despeses energètiques.

- Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica amb la finalitat de subministrar-hi energia: generadores d'energia elèctrica.

Centrals geotèrmiques

L'energia geotèrmica és aquella part de l'energia intríseca de la Terra que es manifesta en forma de calor. El calor es trensmet per conducció fins a al superficie terrestre però a a cause da la baixa conductivitat de les roques que formen l'escorça terrestre, molta queda enmagatzemada en el seu interior.

Les anomalies geotèrmiques són els llocs on s'instal·len les centrals geotèrmiques.

Anavantatges : les mateixes que la resta de centrals anteriors

Iinconvenients: les centrals tenen una vida de curta durada, aproximadament d'uns 40 anys, problemes de corrosió.

Centrals mreomotrius

- Serveixen per generar energia elèctrica a travès de les marees, les ones i les diferències tèrmiques de l'aigua, n'hi ha tres tipus i són:

Energia de les marees: aprofitament del flux de l'aigua provocat per les marees, utilitzada en embassaments

Energia de les ones: instal·lacions que aprofiten el moviment de pujada i de baixada de les ones

Energia tèrmica dels oceans: aprofiten les diferències de temperatura entre el fons del mar i la superficie.

Biomassa

La matèria orgànica d'origen vegetal o animal, obtinguda de manera o pocedent de les seves transformacions artificials, susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.

Residus sòlids urbans (RSU)

Generats per l'activitat domèstica en els nuclis de població o zones d'influència

Avantatges: aprofitament del biogàs: es produeix mitjançant la fermentació dels residus orgànics, s'escampa apels 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 necesaria la seva extracció conrolada.

recupercació de l'energia tèrmica: és una instal·lació on té lloc un procés de combustió controlada del rebuig dels residus, els quals són transformats en cendres, escòries i gasos.

Inconvenients: gran impacte medioambiental, l'eliminació dels residus és complicada, hi ha varis tipus d'eliminació de residus:

• Abocament: emmagatzema els residus sobre el terreny i els enterra periòdicament amb terra.

• Compostatge: separació de la matèria orgànica de la resta de residus, i del seu tractament mitjançant processos de fermntació aeròbics per obtenir el compost.

• Reciclatge: separació de les fraccions dels RSU, que poden ser reincorporades als processos de producció i consum amb un determinat valor de venda.

• Incineració; eliminació de residus mitjançant el procès de combustió i tractament dels gasos resultants.

Tema 2

Energia: capacitat que tenen els cossos per a realitzar un treball

Energia cinètica: l'energia que tenen els cossos a causa del seu moviment

Energia potencial: l'energia que té un cos a causa de la seva posició respecte al centre de la terra.

Energia mecànica: la suma de l'energia cinètica i l'energia potencial d'un cos.

Energia tèrmica: l'energia que té un cosa a conseqüència de la suma total que poseeixen les seves molècules.

Energia química: energia acumulada amb els enllaços químics.

Energia elèctica: flux de càrregues elèctriques en moviment.

Energia nuclear: energia que hi ha acumulada als nuclis del àtoms.

Energia radiant: energia que es trasllada mitjançant ones electromagnètiques.

Energia sonora: energia cinètica d'un moviment de vibració.

- energia radiant

- energia elèctrica

- energia sonora

En moviment - energia cinètica Ec = ½ m · v 2

Conducció per contacte, en els cossos sòlids.

- Calor Radiació en forma d'ones electromagnètiques.

Convecció propagació als fluids, líquids i gasos.

- energia potencial Ep = m · g · h

- energia tèrmica

Acumulada

- Energia química

- Energia nuclear

Rendiment: és la relació que hi ha entre l'energia d'entrada i la de sortida.  = W/Ee