Tecnologia

Les energies

INTRODUCCIÓ

L'energia és una magnitud física que associem amb la capacitat que té els cossos per a produir treball mecànic, emetre llum, generar calor, etc ...

Per a obtindre energia s'haurà de partir d'algun cos que la tinga i puga experimentar una transformació. A estos cossos se'ls anomena FONTS D'ENERGIA.

D'una forma més àmplia s'anomena font d'energia a tot fenomen natural, artificial o jaciment que pot subministrar-nos energia. 

Les quantitats disponibles d'energia d'estes fonts, és el que es coneix com a RECURS ENERGÈTIC.

La Terra posseïx quantitats enormes d'estos recursos. No obstant un dels problemes que té plantejada la humanitat és l'obtenció i transformació dels mateixos.

Mapa conceptual de fonts d'energia:

Duració dels recursos energètics:

La imatge següent mostra la duració que tindria cada font d'energia, suposant que ella sola cobrira totes les necessitats energètiques de la nostra civilització i que les dites necessitats energètiques es mantingueren al nivell actual de consum.

ENERGIES NO RENOVABLES:

NUCLEAR:

El combustible utilitzat en les centrals de fissió nuclear és l'Urani-235, que es troba en una quantitat del 0,7% de tot l'Urani disponible en la naturalesa, per la qual cosa partint de l'Urani-238, no fissible, este s'enriquix perquè el contingut de U-235 siga d'un 2% a 3%.

En la reacció de fissió, un nucli pesat (U-235) es dividix en dos nuclis més lleugers a l'absorbir un neutró, alliberant-se diversos neutrons, generant una radiació i una quantitat considerable d'energia que es manifesta en forma de calor. Estos neutrons són empleats per a provocar una altra reacció, aconseguint reiterativament d'esta manera una cadena successiva de reaccions de fissió.

El dispositiu encarregat de regular les reaccions en un estat estacionari, que permeta mantindre un balanç equilibrat de les mateixes en la captura i fuga de neutrons és dut a terme pel reactor nuclear.

Les centrals nuclears espanyoles són de tecnologia americana, consumixen urani enriquit i utilitzen aigua ordinària com a mitjà de refrigeració del reactor i moderador dels neutrons de fissió.

La comunitat Valenciana compta amb la central nuclear de Cofrentes dins de la seua infraestructura energètica, entrant en operativitat comercial al març de 1985, té una potència elèctrica neta de 990,4 MWe i en el 2001 la seua producció ha sigut de 8.587 milions de kWh, amb un factor de disponibilitat del 95,8% (font Unesa).

Producció:

L'energia nuclear suposa el 15% del consum d'energia primària en la UE, el 13% a Espanya i el 21% a la Comunitat Valenciana (Dades del balanç energètic de la Comunitat Valenciana).

TÈRMICA:

El carbó és un terme molt general que engloba a gran varietat de minerals rics en carboni.

El carbó es compon principalment de Carboni, encara que també conté Hidrogen, Oxigen i una quantitat variable de Nitrogen, Sofre i altres elements.

Es forma en la naturalesa per descomposició de la matèria vegetal residual acumulada en els pantans o en desembocadures de grans rius.

Hi ha distints tipus de carbó que es poden classificar en dos grans grups

• Carbons durs: totalment carbonitzats, entre els que estan l'antracita i la hulla.

• Carbons blans: pertanyen a èpoques posteriors al carbonífer i que no han patit procés complet de carbonitzats . Entre ells estan els lignits, terrosos i negres i la torba.

Atenent al seu grau de metamorfisme (canvi de la forma i estructura a causa de les accions de la calor, la pressió i de l'aigua) els carbons es podrien classificar en:

• Antracita: són els de major qualitat, contenen del 85% al 98% en pes de carboni.

Hulles: dins d'esta classificació apareix una àmplia gamma de carbons el contingut de la qual en carboni comprén des del 40% fins al 85%.

Lignits: són els de pitjor qualitat, amb continguts en carboni inferior al 40%.

Torbes: No es consideren carbons segons l'ASTM (American Society for Testing and Materials), tenen un contingut en humitat molt alt (90%).

Històricament el carbó va ser la font que va impulsar la primera fase de la industrialització. A partir del principi del segle XX ha sigut gradualment substituïda pel petroli.

Les estimacions de duració de les reserves actuals de carbó, estan entorn de 300 anys.

Actualment s'utilitza per a la producció elèctrica, la indústria siderúrgica i la calefacció.

El carbó presenta un factor d'emissions de CO2 molt elevat, així com de SOTA2, NOx i partícules en suspensió. La combinació de SOTA2 i NOx produïx la pluja àcida.

Producció:

Suposa el 15% del consum d'energia primària en la UE, el 15% a Espanya i a la Comunitat Valenciana pràcticament nul (Dades del balanç energètic de la Comunitat Valenciana 2001).

PETROLI:

Els jaciments petrolífers es deuen a la descomposició de grans acumulacions de restes animals (peixos principalment) i vegetals (algues) reunits en el fons de mars antics; comprimits per moviments geològics i sotmesos a accions bacterianes, pressions i temperatures elevades.

El petroli, tal com brolla del jaciment, té poques aplicacions. Per a obtindre al mateix temps productes de característiques precises i utilitzar de la manera més rendible les diverses fraccions presents en el petroli, és necessari efectuar una sèrie d'operacions que reben el nom de refine de petroli. Les dos operacions bàsiques d'este procés són:

• La destil·lació: en ella, a partir del petroli brut obtenim tota una gamma de productes comercials que van des de gasos i gasolines als asfalts i al coc.

Este procés comença en uns forns en què s'eleva la temperatura del petroli fins a aconseguir els 400é C, a esta temperatura, la major part del petroli es transforma en vapor. Esta mescla es fa passar a través d'una columna o torre de fraccionament. Els vapors de petroli, introduïts per la part baixa de la torre, van ascendint per distints pisos, alhora que es van refredant. Este refredament dóna lloc a què cada un dels pisos es vaja condensant distints compostos, cada un dels quals té una temperatura específica de liqüefacció.

Una mostra dels tipus de productes obtinguts seria:

	PRODUCTE	PROCÉS DESTIL·LACIÓ	UTILITAT
Gasos	Metà, età, propà, butà	Fins a 40 é C	Combustibles
Naftes (Gasolines)	Pentà, hexà, heptà, octà, nonà	40é C - 180é C	Combustibles Dissolvents
Querosé	Degà- Hexadecà	200é C - 300é C	Combustibles reactors Craqueig
Gasoil	Hidrocarburs de 16 a 25 àtoms de carboni	300é C - 375é C	Combustible Craqueig
Fuel	Hidrocarburs de 20 a 40 àtoms de carboni	>= 350é C	Combustibles Lubricació
Residus lleugers	Vaselina	Semisòlida	Lubricants Pomades
Residus pesats	Parafines, quitrans	Sòlida	Impermeabilització Asfalts

• La destil·lació no pot proporcionar-nos més que els productes que estiguen presents en el cru de forma natural, la qual cosa pot no satisfer la demanda d'un producte concret... Per esta raó s'empren altres tècniques, una de les usuals és el craqueig o piròlisi, que consistix en la ruptura d'una molècula pesada (per exemple, fuel) en diverses molècules lleugeres, no necessàriament idèntiques entre elles (gasolina i gasoil).

Producció:

A principis del segle XX, va augmentar el consum de petroli de forma espectacular, convertint-se, el petroli i els seus derivats, en el principal combustible en el sector de transport i un dels combustibles més importants en la generació elèctrica.

Les estimacions de duració de les reserves actuals de petroli, estan entorn de 35 anys.

La producció mundial de petroli ha presentat moltes variacions al llarg de la història, de la mateixa manera que el seu preu (dòlar per barril), incidint de forma molt significativa en l'economia mundial.

GAS:

Encara que com a gasos naturals poden classificar-se tots els que es troben de forma natural en la Terra, des dels constituents de l'aire fins a les emanacions gasoses dels volcans, el terme “gas natural” s'aplica hui en sentit estricte a les mescles de gasos combustibles hidrocarburats o no, que es troben en el subsòl on a vegades encara que no sempre, es troben associats amb petroli líquid.

El principal constituent del gas natural és sempre el metà, que representa generalment entre el 75 i el 95% del volum total de la mescla. Els hidrocarburs gasosos que solen estar presents, età, butà i propà apareixen sempre en proporcions menors.

En un principi no era usat, al no ser fàcil de transportar i emmagatzemar com el petroli. El gas natural que apareixia en quasi tots els jaciments petrolífers, es cremava a l'eixida del pou, com un residu més.

La necessitat noves fonts energètiques va fer descobrir nous jaciments que posseïen enormes reserves de gas natural. Però continuava existint el problema del seu transport i emmagatzemament. Este problema va quedar resolt per mitjà de la creació de la cadena del gas natural liquat (GNL). De forma esquemàtica consta dels passos següents:

• Transport del gas des dels jaciments fins a la costa, per mitjà del gasoducte. Este també pot unir els jaciments amb els punts de consum.

• Liquació del gas, per a això es refreda fins a 147 K.

• Transport marítim del GNL en baixells metaners.

• Recepció del GNL en les instal·lacions portuàries del país importador i regasificació immediata, seguida de distribució comercial per canonades.

És el combustible natural més net en termes de contaminació:

• Produïx la menor quantitat de CO2 per unitat energètica de tots els combustibles.

No conté sofre, per tant no apareix SOTA2 en la combustió.

No es produïxen partícules sòlides.

La tecnologia desenvolupada per a la combustió del gas natural disminuïx la formació d'òxids de nitrogen.

En totes les seues aplicacions industrials el rendiment és elevat amb el que disminuïx el consum d'energia primària.

Producció:

Suposa el 23% del consum d'energia primària en la UE, el 13% a Espanya i el 24% a la Comunitat Valenciana (Dades del balanç energètic de la Comunitat Valenciana 2001).

ENERGIES RENOVABLES:

Les energies renovables són aquelles que es produïxen de forma contínua i són inesgotables a escala humana: SOLAR, EÒLICA, HIDRÀULICA, BIOMASSA i GEOTÈRMICA.

Són fonts d'abastiment energètic respectuoses amb el medi ambient. El que no significa que no ocasionen efectes negatius sobre l'entorn, però estos són infinitament menors si els comparem amb els impactes ambientals de les energies convencionals (combustibles fòssils: petroli, gas i carbó; energia nuclear, etc.) i a més són quasi sempre reversibles. Segons un estudi sobre els "Impactes Ambientals de la Producció d'Electricitat", l'impacte ambiental en la generació d'electricitat de les energies convencionals és 31 vegades superior al de les energies renovables.

Com a avantatges mediambientals importants podem destacar la no emissió de gasos contaminants com els resultants de la combustió de combustibles fòssils, responsables del calfament global del planeta (CO2) i de la pluja àcida (SOTA2 i NOx) i la no generació de residus perillosos de difícil tractament i que suposen durant generacions una amenaça per al medi ambient com els residus radioactius relacionats amb l'ús de l'energia nuclear.

Altres avantatges a assenyalar de les energies renovables són la seua contribució a l'equilibri territorial, ja que poden instal·lar-se en zones rurals i aïllades, i a la disminució de la dependència de subministraments externs, ja que les energies renovables són autòctones, mentres que els combustibles fòssils només es troben en un número limitat de països.

El sol està en l'origen de tota elles:

Provoca en la Terra les diferències de pressió que donen origen als vents: font de l'energia eòlica.

Ordena el cicle de l'aigua, causa l'evaporació que provoca la formació dels núvols i, per tant, les pluges: font de l'energia hidràulica.

Servix a les plantes per a la seua vida i creixement: font de la biomassa.

És la font directa de l'energia solar, tant la tèrmica com la fotovoltaica.

HIDRÀULICA:

Energia hidràulica,energia que s'obté de la caiguda de l'aigua des de certa altura a un nivell inferior el que provoca el moviment de rodes hidràuliques o turbines. La hidroelectricitat és un recurs natural disponible en les zones que presenten prou quantitat d'aigua. El seu desenvolupament requerix construir pantans, preses, canals de derivació, i la instal·lació de grans turbines i equipament per a generar electricitat. Tot això implica la inversió de grans sumes de diners, per la qual cosa no resulta competitiva en regions on el carbó o el petroli són barats, encara que el cost de manteniment d'una central tèrmica, a causa del combustible, siga més car que el d'una central hidroelèctrica. No obstant, el pes de les consideracions mediambientals centra l'atenció en estes fonts d'energia renovables.

Ja des de l'antiguitat es va reconéixer que l'aigua que fluïx des d'un nivell superior a un altre inferior posseïx una determinada energia cinètica susceptible de ser convertida en treball, com ho demostren els milers de molins que al llarg de la història van ser construint-se a la vora dels rius.

Recentment s'aprofita l'energia hidràulica per a generar electricitat, i de fet va ser una de les primeres formes que van utilitzar per a produir-la.

L'aprofitament de l'energia potencial de l'aigua per a produir energia elèctrica utilitzable, constituïx en essència l'energia hidroelèctrica.

És per tant un recurs renovable i autòcton.

El conjunt d'instal·lacions i infraestructura per a aprofitar este potencial es denomina central hidroelèctrica.

Hi ha dos grans tipus de centrals hidroelèctriques que són:

Convencionals, aprofiten l'energia potencial de l'aigua retinguda en una presa. Poden ser per derivació d'aigua o per acumulació d'aigua.

Bombament, estes centrals disposen de dos embassaments situats a diferents altures. En les hores del dia que es registra una major demanda d'energia elèctrica, la central opera com una central hidroelèctrica convencional. Durant les hores del dia en què la demanda és mes baixa l'aigua emmagatzemada en l'embassament inferior pot ser bombada a l'embassament superior per a tornar a realitzar el cicle productiu.

Fonts d'energies renovables:	AVANTATGES	INCONVENIENTS
ENERGIA HIDRÀULICA	-          Gratuïtat. -          Emmagatzemament fàcil. -          Nul·la contaminació química. -          És neta. -          No contamina.	-          Impossibilitats d'imprevisió. -          Quantitat limitada. -          Modificació del medi ambient. -          És irregular. -          Costa prou fabricar una pressa.

EÒLICA:

Espanya aconseguix 10.028 MW de potència eòlica en 2005 i es consolida com a font de generació a gran escala.

Després de realitzar un completa anàlisi dels parcs llocs en marxa a Espanya l'any 2005, l'observatori eòlic de l'Associació Empresarial Eòlica reflexa un total de 10.028 MW de potència instal·lada a finals de l'any passat, la qual cosa suposa 1.524 MW nous instal·lats durant tal exercici. Esta potència aconseguida situa el nombre total de parcs eòlics en 483, incloent ampliacions i parcs experimentals.

Els líders
La generació eòlica ha proporcionat un estalvi per a l'economia espanyola de 14,7 milions de tones de diòxid de carboni per reducció en l'adquisició de drets d'emissió durant 2005. Este valor ascendix en tèrmics econòmics a 294 milions d'euros (partint d'un preu del dret d'emissió de 20 €/tona de CO2).

Pel que fa al repartiment per empreses propietàries dels parcs, Iberdrola acapara el 32.51%, seguida d'Acciona amb un 10,47%. En tercer lloc apareix Endesa amb el 8,66%i en quart Cessa, amb el 7,37%.

Quant als fabricants, Gamesa (49,95%) continua mantenint una posició de lideratge. Made (Endesa) li seguix però de lluny (12,15%), així com Neg Micon (10,66%) i Ecotècnia (8,45%); i de forma progressiva s'estan incorporant nous fabricants al mercat nacional.

Per la seua banda, els aerogeneradors han tingut un important creixement de grandària. Així la mitjana en 2005 s'acosta als 1.400 kW, mentres que en 2004 estava per davall dels 1.200 kW. Este creixement, afirma AEE, es deu, fonamentalment, a la busca de major eficàcia, que exigix un major diàmetre de rotor, i al repte de minorar la notorietat d'estes instal·lacions, espaiant la seua ubicació.

En relació amb les comunitats autònomes, encara que en termes relatius Catalunya i Andalusia han tingut un important creixement, les regions tradicionalment més actives en este sector (Galícia, Castella La Manxa, Castella i Lleó) continuen mantenint importants creixements absoluts.

La majoria dels grans aerogeneradors s'entreguen amb torres tubulars d'acer, fabricades en seccions de 20-30 metres amb brides en cada un dels extrems, i són unides amb perns "in situ". Les torres són troncocòniques (és a dir, amb un diàmetre creixent cap a la base), a fi d'augmentar la seua resistència i al mateix temps estalviar material.

Les torres de zelosia són fabricades utilitzant perfils d'acer soldats. L'avantatge bàsic de les torres de zelosia és el seu cost, ja que una torre de zelosia requerix només la mitat de material que una torre tubular sense sustentació addicional amb la mateixa rigidesa. El principal desavantatge d'este tipus de torres és la seua aparença visual (encara que eixa qüestió és clarament debatible). En tot cas, per raons estètiques, les torres de zelosia han desaparegut pràcticament en els grans aerogeneradors moderns.

Torres de pal tensat amb vents

Molts dels aerogeneradors xicotets estan construïts amb primes torres de pal sostingudes per cables tensors. L'avantatge és l'estalvi de pes i, per tant, de cost. Els desavantatges són el difícil accés a les zones al voltant de la torre, la qual cosa les fa menys apropiades per a zones agrícoles. Finalment, este tipus de torres és més propensa a patir actes vandàlics, la qual cosa compromet la seguretat del conjunt.

Algunes torres estan fetes amb diferents combinacions de les ja mencionades. Un exemple és la torre de tres potes Bonus 95 kW de la fotografia, de la que podria dir-se que és un híbrid entre una torre de zelosia i una torre tensada amb vents.

Consideracions de cost

Generalment, el preu de la torre de la turbina eòlica suposa al voltant d'un 20 per cent del cost total de la turbina. Per a una torre d'uns 50 metres, el cost addicional d'altres 10 metres és d'uns 15.000 dòlars americans. Per tant, és prou important per al cost final de l'energia construir les torres de la forma més òptima possible.

Consideracions aerodinàmiques

Generalment, és un avantatge disposar d'una torre alta en zones amb una elevada rugositat del terreny, atés que la velocitat del vent augmenta conforme ens allunyem del sòl..

Les torres de zelosia i les de pal tensat amb vents tenen l'avantatge d'oferir menys abric que una torre massissa.

Consideracions de dinàmica estructural

Les pal·les de rotor de turbines amb torres relativament curtes estaran sotmeses a velocitats de vent molt diferents (i, per tant, a diferent flexió) quan la pala es trobe en la seua posició més elevada i en la seua posició més baixa, la qual cosa provoca un augment de les càrregues de fatiga en la turbina.

Elecció entre torres altes i baixes

Òbviament, obtindrà més energia d'una turbina més gran que d'una altra xicoteta, però si tira un ullada als tres aerogeneradors de baix, que són de 225 kW, 600 kW i 1500 kW, respectivament, i amb diàmetres de rotor de 27, 43 i 60 metres, observarà que les altures de les torres també són diferents.

Clarament, un rotor de 60 metres de diàmetre no podrà ser instal·lat sobre una torre de menys de 30 metres. Però si considerem el cost d'un gran rotor i un gran generador i multiplicador, seria segurament un deixalla instal·lar-los sobre una torre xicoteta, ja que es disposa de velocitats de vent molt més altes i, per tant, de molta més energia amb una torre alta (veure la secció sobre recursos eòlics ). Cada metre de torre costa diners, per descomptat, per la qual cosa l'altura òptima de la torre és funció de :

• Cost per metre de torre (10 metres més de torre li costaran actualment al voltant de 15.000 dòlars americans).

Quant varien els vents locals amb l'altura sobre el nivell del sòl, és a dir, la rugositat mitjana del terreny local (les grans rugositats van millor amb una torre alta).

El preu que el propietari de la turbina obté per un kWh addicional d'electricitat.

Els fabricants solen servir màquines on l'altura de la torre és igual al diàmetre del rotor. Estèticament, molta gent pensa que les turbines són més agradables a la vista quan l'altura de la torre és aproximadament igual al diàmetre del rotor.

Fonts d'energies renovables:	AVANTATGES	INCONVENIENTS
ENERGIA EÒLICA	-          Gratuïtat. -          Senzillesa dels principis aplicats. -          Produir directament energia mecànica. -          Barata. -          Abundant. -          Neta. -          Sense residus. En molts països els vents més forts es produïxen a l'hivern i aprofiten i el Emmagatzemen.	-          Intermitència en la producció. -          Dispersió. -          Aleatorietat. -          Difícil emmagatzemament. -          Augment d'agressivitat amb la màquina d'augmentar la velocitat del vent. -          No és una font d'energia en què et pots fiar, només es pot aprofitar mentres bufa. Hi ha pocs llocs on el vent bufe fort. -          És un poc incontrolable. -          Sorollós. -          Elevat cost dels generadors. -          Deu ser capaç de suportar els vents més forts.

BIOMASA:

S'ha projectat una central tèrmica de biomassa per mitjà de cicle combinat

de motor alternatiu amb turbina de vapor. El combustible principal

serà la biomassa procedent de les restes de la indústria de la zona i, en

menor mesura, els productes de la poda i tala forestal i jardineria municipal.

Com a combustible secundari s'utilitzarà gas natural que servirà

de suport al sistema.

Per a un Poder Calorífic Inferior (PCI) del Combustible Derivat de

Residus (CDR) de 3.919 kcal/kg, la instal·lació tindrà una potència de

8,9 MW subministrada per dos màquines; un turbogenerador de vapor de

5.238 kW elèctrics i un motogenerador de 3.700 kW elèctrics. La

capacitat de tractament de residus és de 38.000 tm/any.

En línies generals, la instal·lació de la central tèrmica de

biomassa per mitjà de cicle combinat, consistix en el tractament

de residus per a generar electricitat a partir de la

incineració de residus no perillosos en un forn de

combustió, recuperant la calor dels gasos de fuga

en una caldera per a la generació de vapor que, posteriorment,

s'empra en una turbina de vapor per a generar

electricitat. Per un altre costat i amb el mateix objectiu de

generar electricitat, es procedix a la combustió de gas

natural en un motogenerador.

La central termoelèctrica de valoració de residus

fusters tindrà com a combustible principal la biomassa

procedent de les restes de la indústria del moble de

la zona (retalls de fusta de pi i xop, chapa de

fusta, borumballa de fusta, serradura i tauler aglomerat) i

també, encara que en menor grau, els productes de

poda i tala forestal i jardineria municipal. Este producte

s'arreplegarà en les fàbriques del sector, transportant-ho en

camions fins a la central, on es procedirà al seu triturat

i emmagatzemament momentani en un sitja tancada

destinat amb este fi.

Com a combustible secundari s'utilitzarà gas natural

que servirà de suport al sistema. Tal gas procedirà de

la conducció d'alta pressió (16 bar) de la xarxa.

El combustible principal (biomassa) suposarà un 70% del

conjunt de l'energia primària utilitzada mesura pel

poder calorífic inferior i serà cremat en un sistema de

combustió externa consistent en la inflamació directa

per excés de temperatura i d'oxigen en l'interior de

un forn automàtic de graella inclinada. Els gasos procedents

de la reacció d'oxidació a alta temperatura

seran conduïts a l'interior d'una caldera acuotubular en

el que es calfarà aigua fins a portar-la a temperatura de

ebullició a alta pressió. El vapor resultant d'este procés

serà enviat a una turbina de vapor de condensació

que transformarà l'energia cinètica en energia mecànica.

L'eix d'esta turbina anirà adaptat, per mitjà de reductora, al

grup alternador que generarà energia elèctrica per al

autoconsum i l'exportació a la xarxa elèctrica.

El combustible secundari, que representa el restant 30%

de l'energia primària utilitzada serà, com s'ha dit

anteriorment gas natural. Tal gas, encara que es podria

cremar directament en l'interior de la caldera descrita

en el paràgraf anterior, a fi d'augmentar l'eficàcia

d'este combustible, s'ha optat per fer-ho per mitjà d'un

procés de combustió interna, consistent en un grup

motor alternatiu de cicle Otto, ja que l'estat gasós

del combustible, ho permet. Este grup anirà adaptat,

directament, a un altre alternador que està connectat, en

paral·lel, amb el turboalternador. L'avantatge principal del

motor de la combustió interna radica, en el rendiment

elèctric final obtingut, perquè cremant el gas en el conjunt

caldera-turbina de vapor, per si sola, obtindríem

un rendiment final del 21,2% mentres que, d'esta

forma, en el grup endotèrmic és del 41,1%.

El principal avantatge del sistema adoptat és que a este

grup de màquines tèrmiques se li farà un doble aprofitament.

Es conduiran els gasos de fuga a alta temperatura,

procedents del motor, a l'interior de l'economitzador

de la caldera per a ser mesclats amb els gasos de

eixida del convector, i com a efecte termodinàmic

immediat s'aconseguix un augment en la producció de

calor de la caldera, i en conseqüència, de la producció

elèctrica. També s'aprofitarà l'energia tèrmica procedent

de l'aigua de refrigeració per a produir el calfament

de l'aigua d'alimentació a la caldera que evitarà

consumir vapor d'extracció en la turbina. De la

energia tèrmica descrita una xicoteta part de calor se

utilitzarà per a calfar l'aire comburent, la qual cosa augmentarà

el rendiment de la caldera. És a dir, constituïm

un cicle combinat entre l'energia tèrmica del motor,

que procedix del gas natural i el cicle tèrmic del conjunt

caldera-turbina, amb este sistema, augmentarà el rendiment

del conjunt de la instal·lació.

Així, este grup motoalternador serà connectat en

paral·lel, per mitjà de les proteccions pertinents, al grup

turboalternador i, l'energia elèctrica produïda per

ambdós, deduïda l'energia consumida en el procés

industrial, serà abocada, en la seua totalitat, a la xarxa elèctrica.

L'energia elèctrica produïda serà transformada a mitja

tensió en un centre de transformació inclòs en el

interior de la central i es connectarà a una línia trifàsica,

subterrània, de 20 kV i s'entregarà a una subestació

de la companyia elèctrica.

Fonts d'energies renovables:	AVANTATGES	INCONVENIENTS
ENERGIA DE LA BIOMASSA	-          Reduïx residus. -          És neta. -          Origina pocs residus. -          Es produïx molt freqüent com a conseqüència dels actes humans i altres sers vius.	-          Contamina. -          És escassa. -          Tarda molts anys a formar-se. -              En el cas dels vegetals no crema bé, a causa de la seua humitat.

R.S.U.(RESIDUS SÒLIDS URBANS)

Gestió Sostenible de Residus

En línia amb la seua política de desenvolupament sostenible, Acciona està donant un

impuls a l'avanç cap a la gestió sostenible de residus a través de la

promoció de noves tecnologies.

Acciona, en cooperació amb els seus socis tecnològics, està promovent la

aplicació de tecnologies basades en la gasificació de residus per arc

de plasma.

En primer lloc, Acciona està promovent projectes amb què apliquen la

tecnologia de Solena Group Inc., el seu soci tecnològic, per a la valoració

de residus a gran escala, principalment en projectes d'eliminació de

residus sòlids urbans i residus industrials no perillosos. No obstant,

la flexibilitat de la tecnologia permet tractar tot tipus de residus: sòlids o

líquids, urbans o industrials, inerts o tòxics. El procés, gasificació i

vitrificació per plasma, basat en un arc no-transferit de plasma, e

integrat a un cicle combinat (veure Link amb descripció de procés

IPGCC), permet donar un salt qualitatiu en la gestió de residus, basat en

4 principis:

- Flexibilitat: El procés pot tractar tot tipus de residus;

- Major Aprofitament Energètic: La valoració energètica

del residu que s'obté és molt major que l'obtinguda en les

incineradoras d'última generació - entre 1,5 i 2,5 vegades més

generació neta d'electricitat

S'utilitzen com a combustibles, preferentment després d'haver retirat dels RSU el vidre, metalls i a vegades altres productes reciclables com és el paper. Els residus es cremen en calderes de graella o de llit fluid per a produir vapor amb el qual accionar turboalternadors on es genera electricitat.

Els gasos de combustió passen per diversos tipus de filtres per a minimitzar l'emissió de contaminants. Hi ha plantes en operació en diferents ciutats europees i espanyoles. Les crítiques ambientals a la seua utilització es basen que:

Durant el procés de combustió es formen dioxines que són retingudes en filtres de carbó actiu, encara que són freqüents les discussions sobre el nivell d'emissió residual.

La seua generalització pot frenar les polítiques propostes pels ecologistes de produir menys residus i recuperar i reciclar els materials en ells continguts.

MAREMOTRIU:

L'energia maremotriu és la que resulta d'aprofitar les marees, és a dir, la diferència d'altura mitjana dels mars segons la posició relativa de La Terra i La Lluna, i que resulta de l'atracció gravitatòria d'esta última sobre les masses d'aigua dels mars. Té la qualitat de ser renovable.

Amb un mitjana de 4 Km. De profunditat, mars i oceans cobrixen les tres quartes parts de la superfície del nostre planeta. Constituïxen un enorme depòsit d'energia sempre en moviment.

Les marees, és a dir, el moviment de les aigües del mar, produïxen una energia que es transforma en electricitat en les centrals mareomotrices. S'aprofita l'energia alliberada per l'aigua de mar en els seus moviments d'ascens i descens de les marees (flux i reflux). Esta és una de les noves formes de produir energia elèctrica. El sistema consistix a agarrar l'aigua en el moment de l'alta marea i alliberar-la, obligant-la a passar per les turbines durant la baixamar. Quan la marea puja, el nivell del mar és superior al de l'aigua de l'interior de la ria. Obrint les comportes, l'aigua passa d'un costat a un altre del dic, i els seus moviments fan que també es moguen les turbines d'uns generadors de corrents situats junt amb els conductes per què circula l'aigua. Quan al contrari, la marea baixa, el nivell del mar és inferior al de la ria, perquè el moviment de l'aigua és en sentit contrari que l'anterior, però tamben s'aprofita per a produir electricitat. És difícil adonar-se d'este fenomen lluny de les costes, però prop d'estes es materialitzen, es fan patents pels vastos espais que periòdicament el mar deixa al descobert i cobrix novament.

L'amplitud de marees no és la mateixa a tot arreu; nul·la en alguns mars interiors, com en el Mar Negre, entre Rússia i Turquia; d'escàs valor en el Mediterrani, en el que només aconseguix entre 20 i 40 centímetres, és igual dèbil en l'oceà Pacífic. Al contrari, aconseguix valor notable en determinades zones de l'oceà Atlàntic, en el qual es registren les marees majors. Així en la costa meridional Atlàntica de la República Argentina, en la província de Santa Cruz, aconseguix l'amplitud d'11 metres, de tal manera que en Port Gallecs els barcos queden en sec durant la baixa marea.

Els mars i els oceans són immensos col·lectors solars, dels quals es pot extraure energia d'orígens diversos:

 

• La radiació solar incident sobre els oceans, en determinades condicions atmosfèriques, dóna lloc als gradients tèrmics oceànics (diferència de temperatures) a baixes latituds i profunditats menors de 1000 metres.

La iteració dels vents i les aigües són responsables de l'onatge i dels corrents marines.

La influència gravitacional dels cossos celests sobre les masses oceàniques provoca marees.

 

Avantatges:

• Interlocutòria renovable.

• No contaminant.

• Silenciosa.

Baix cost de matèria primera.

No concentra població.

Disponible en qualsevol clima i època de l'any.

Desavantatges:

• Impacte visual i estructural sobre el paisatge costaner.

• Localització puntual.

• Dependent de l'amplitud de marees.

• Trasllat d'energia molt costós.

Efecte negatiu sobre la flora i la fauna.

Limitada.

També hi ha altres energies que utilitzen la força del mar:

DE LES ONES

Aprofitament de l'energia de les ones i les onades

Els elements d'una ona són: la seua longitud, açò és, la distància entre dos crestes consecutives; l'amplitud o distància vertical entre una cresta i un vall; el període, estre és el temps que se separa el pas de dos crestes consecutives per davant en un punt fix; i la velocitat.

El moviment de les ones en el mar es pot comparar amb el d'un camp de blat davall l'acció del vent. Les espigues s'inclinen en el sentit del vent, s'adrecen i es tornen a inclinar; de manera anàleg, per l'acció de l'ona, una vena fluida i vertical, es contrau i s'engrossix en el moviment moment que es forma la vall, en tant que s'aprima i allarga en correspondència amb la fase de cresta o elevació. Pareix, perquè, que oscil·la a un costat i un altre en un punt fix, amortint-se ràpidament este moviment oscil·latori que s'aprofundix en el mar.

L'energia que desenvolupen les ones és enorme i proporcional a les masses d'aigües que oscil·len i a l'amplitud d'oscil·lació. Esta energia es descompon en dos parts, les quals, pràcticament, són iguals: una energia potencial, la qual provoca la deformació de la superfície del mar, i una energia cinètica o de moviment, deguda al desplaçament de les partícules; en suma, de la massa d'aigua.

GEOTÈRMICA:

Què és l'energia geotèrmica

S'anomena energia geotémica a la que es troba en l'interior de la terra en forma de calor, com a resultat de:

• La desintegració d'elements radioactius.

• La calor permanent que es va originar en els primers moments de formació del planeta.

Esta energia es manifesta per mitjà de processos geològics com a volcans en les seues fases pòstumes, els geíseres que expulsen aigua calenta i les aigües termals.

Conversió de l'energia geotèrmica en elèctrica.

La conversió de l'energia geotèrmica en electricitat consistix en la utilització d'un vapor, que passa a través d'una turbina que està connectada a un generador, produint electricitat.

El principal problema és la corrosió de les canonades que transporten l'aigua calenta.

Usos de l'energia geotèrmica

• Balnearis: Aigües termals que tenen aplicacions per a la salut.

Calefacció i aigua calenta.

Electricitat.

Extracció de minerals: S'obtenen dels brolladors sofre, sal comuna, amoníac, metà i àcid sulfídrico.

Agricultura i aqüicultura: Per a hivernacles i vivers de peixos.

Fonts d'energies renovables:	AVANTATGES	INCONVENIENTS
GEOTÈRMICA	-          És neta. -          No té residus. -          Alternativa. -          Caràcter altament fragmentat i poc espectacular, ja que exigix que centenars de milions de persones prenguen mesures tan prosaiques com apagar les llums quan no es necessiten…	-          S'esgota. -          Necessita una tecnologia molt desenvolupada.

SOLAR:

L'energia solar és l'energia radiant produïda en el Sol com a resultat de reaccions nuclears de fusió; Arriba a la Terra a través de l'espai en quants d'energia anomenats fotons, que interactuen amb l'atmosfera i la superfície terrestres. La intensitat de la radiació solar en la vora exterior de l'atmosfera, si es considera que la Terra està a la seua distància mitjana del Sol, s'anomena constant solar, i el seu valor mitjà és 1,37 × 106 erg/s/cm2, o unes 2 calç/min/cm2. No obstant, esta quantitat no és constant, ja que pareix que varia un 0,2% en un període de 30 anys. La intensitat d'energia real disponible en la superfície terrestre és menor que la constant solar a causa de l'absorció i a la dispersió de la radiació que origina la interacció dels fotons amb l'atmosfera.

La intensitat d'energia solar disponible en un punt determinat de la Terra depén, de forma complicada però predicible, del dia de l'any, de l'hora i de la latitud. A més, la quantitat d'energia solar que pot arreplegar-se depén de l'orientació del dispositiu receptor.

Transformació natural de l'energia solar

L'arreplegada natural d'energia solar es produïx en l'atmosfera, els oceans i les plantes de la Terra. Les interaccions de l'energia del Sol, els oceans i l'atmosfera, per exemple, produïxen vents, utilitzats durant segles per a fer girar els molins. Els sistemes moderns d'energia eòlica utilitzen hèlices fortes, lleugeres, resistents a la intempèrie i amb disseny aerodinàmic que, quan s'unixen a generadors, produïxen electricitat per a usos locals i especialitzats o per a alimentar la xarxa elèctrica d'una regió o comunitat.

Quasi el 30% de l'energia solar que aconseguix la vora exterior de l'atmosfera es consumix en el cicle de l'aigua, que produïx la pluja i l'energia potencial dels corrents de muntanya i dels rius. L'energia que generen estes aigües en moviment al passar per les turbines modernes s'anomena energia hidroelèctrica.

Gràcies al procés de fotosíntesi, l'energia solar contribuïx al creixement de la vida vegetal (biomassa) que, junt amb la fusta i els combustibles fòssils que des del punt de vista geològic deriven de plantes antigues, pot ser utilitzada com a combustible. Altres combustibles com l'alcohol i el metà també poden extraure's de la biomassa.

Així mateix, els oceans representen un tipus natural d'arreplega d'energia solar. Com a resultat de la seua absorció pels oceans i pels corrents oceànics, es produïxen gradients de temperatura. En alguns llocs, estes variacions verticals aconseguixen 20 °C en distàncies d'alguns centenars de metres. Quan hi ha grans masses a distintes temperatures, els principis termodinàmics prediuen que es pot crear un cicle generador d'energia que extrau energia de la massa amb major temperatura i transferir una quantitat a la massa amb temperatura menor. La diferència entre estes energies es manifesta com a energia mecànica (per a moure una turbina, per exemple), que pot connectar-se a un generador, per a produir electricitat. Estos sistemes, anomenats sistemes de conversió d'energia tèrmica oceànica (CETO), requerixen enormes intercambiadores d'energia i altres aparells en l'oceà per a produir potències de l'orde de megavatios.

Arreplegada directa d'energia solar

L'arreplega directa d'energia solar requerix dispositius artificials anomenats col·lectors solars, dissenyats per a arreplegar energia, a vegades després de concentrar els rajos del Sol. L'energia, una vegada arreplegada, s'empra en processos tèrmics o fotoelèctrics, o fotovoltaics. En els processos tèrmics, l'energia solar s'utilitza per a calfar un gas o un líquid que després s'emmagatzema o es distribuïx. En els processos fotovoltaics, l'energia solar es convertix en energia elèctrica sense cap dispositiu mecànic intermedi. Els col·lectors solars poden ser de dos tipus principals: els de placa plana i els de concentració.

Col·lectors de placa plana

En els processos tèrmics els col·lectors de placa plana intercepten la radiació solar en una placa d'absorció per la qual passa l'anomenat fluid portador. Este, en estat líquid o gasós, es calfa al travessar els canals per transferència de calor des de la placa d'absorció. L'energia transferida pel fluid portador, dividida entre l'energia solar que incidix sobre el col·lector i expressada en percentatge, s'anomena eficiència instantània del col·lector. Els col·lectors de placa plana tenen, en general, una o més plaques cobertoras transparents per a intentar minimitzar les pèrdues de calor de la placa d'absorció en un esforç per a maximitzar l'eficiència. Són capaços de calfar fluids portadors fins a 82 °C i obtindre entre el 40 i el 80% d'eficiència.

Els col·lectors de placa plana s'han usat de forma eficaç per a calfar aigua i per a calefacció. Els sistemes típics per a casa-habitació empren col·lectors fixos, muntats sobre la teulada. En l'hemisferi nord s'orienten cap al Sud i en l'hemisferi sud cap al Nord. L'angle d'inclinació òptim per a muntar els col·lectors depén de la latitud. En general, per a sistemes que s'usen durant tot l'any, com els que produïxen aigua calenta, els col·lectors s'inclinen (respecte al pla horitzontal) un angle igual als 15° de latitud i s'orienten uns 20° latitud S'o 20° de latitud N.

A més dels col·lectors de placa plana, els sistemes típics d'aigua calenta i calefacció estan constituïts per bombes de circulació, sensors de temperatura, controladors automàtics per a activar el bombament i un dispositiu d'emmagatzemament. El fluid pot ser tant l'aire com un líquid (aigua o aigua mesclada amb anticongelant), mentres que un llit de roca o un tanc aïllat servixen com a mitjà d'emmagatzemament d'energia.

Col·lectors de concentració

Per a aplicacions com l'aire condicionat i la generació central d'energia i de calor per a cobrir les grans necessitats industrials, els col·lectors de placa plana no subministren, en termes generals, fluids amb temperatures prou elevades com per a ser eficaços. Es poden usar en una primera fase, i després el fluid es tracta amb mitjans convencionals de calfament. Com a alternativa, es poden utilitzar col·lectors de concentració més complexos i costosos. Són dispositius que reflectixen i concentren l'energia solar incident sobre un zona receptora xicoteta. Com a resultat d'esta concentració, la intensitat de l'energia solar s'incrementa i les temperatures del receptor (anomenat `blanc') poden acostar-se a diversos cents, o inclús mils, de graus Celsius. Els concentradores han de moure's per a seguir el Sol si es vol que actuen amb eficàcia; els dispositius utilitzats per a això es criden heliòstats.

Forns solars

Els forns solars són una aplicació important dels concentradores d'alta temperatura. El major, situat en Odeillo, en la part francesa dels Pirineus, té 9.600 reflectors amb una superfície total d'uns 1.900 m2 per a produir temperatures de fins a 4.000 °C. Estos forns són ideals per a investigacions, per exemple, en la investigació de materials, que requerixen temperatures altes en entorns lliures de contaminants.

Receptors centrals

La generació centralitzada d'electricitat a partir d'energia solar està en desenvolupament. En el concepte de receptor central, o de torre de potència, una matriu de reflectors muntats sobre heliòstats controlats per computadora reflectixen i concentren els rajos del Sol sobre una caldera d'aigua situada sobre la torre. El vapor generat pot usar-se en els cicles convencionals de les plantes d'energia i generar electricitat.

Refredament solar

Es pot produir fred amb l'ús d'energia solar com a font de calor en un cicle de refredament per absorció. Un dels components dels sistemes estàndard de refredament per absorció, anomenat generador, necessita una font de calor. Ja que, en general, es requerixen temperatures superiors a 150 °C perquè els dispositius d'absorció treballen amb eficàcia, els col·lectors de concentració són més apropiats que els de placa plana.

Electricitat fotovoltaica

Les cèl·lules solars fetes amb hòsties fines de silici, arseniür de gal·li o un altre material semiconductor  En estat cristal·lí, convertixen la radiació en electricitat de forma directa. Ara es disposa de cèl·lules amb eficiències de conversió superiors al 30%. Per mitjà de la connexió de moltes d'estes cèl·lules en mòduls, el cost de l'electricitat fotovoltaica s'ha reduït molt. L'ús actual de les cèl·lules solars es limita a dispositius de baixa potència, remots i sense manteniment, com a boies i equipament de naus espacials.

Energia solar en l'espai

Un projecte futurista proposat per a produir energia a gran escala proposa situar mòduls solars en òrbita al voltant de la Terra. En ells l'energia concentrada de la llum solar es convertiria en microones que s'emetrien cap a antenes terrestres per a la seua conversió en energia elèctrica. Per a produir tanta potència com cinc plantes grans d'energia nuclear (de mil milions de watts cada una), haurien de ser acoblaments en òrbita diversos quilòmetres quadrats de col·lectors, amb un pes de més de 4000 T; es necessitaria una antena en terra de 8 M de diàmetre. Es podrien construir sistemes més xicotets per a illes remotes, però l'economia d'escala suposa avantatges per a un únic sistema de gran capacitat.

Dispositius d'emmagatzemament d'energia solar

A causa de la naturalesa intermitent de la radiació solar com a font energètica durant els períodes de baixa demanda ha d'emmagatzemar-se el sobrant d'energia solar per a cobrir les necessitats quan la disponibilitat siga insuficient. A més dels sistemes senzills d'emmagatzemament com l'aigua i la roca, es poden usar, en particular en les aplicacions de refrigeració, dispositius més compactes que es basen en els canvis de fase característics de les sals eutèctiques (sals que es fonen a baixes temperatures). Els acumuladors poden servir per a emmagatzemar l'excedent d'energia elèctrica produïda per dispositius eòlics o fotovoltaics. Un concepte més global és l'entrega de l'excedent d'energia elèctrica a les xarxes existents i l'ús d'estes com a fonts suplementàries si la disponibilitat solar és insuficient. No obstant, l'economia i la fiabilitat d'este projecte planteja límits a esta alternativa.

Fonts d'energies renovables:	AVANTATGES	INCONVENIENTS
ENERGIA SOLAR	-          Gratuïtat del combustible. -          Independència del subministrament. -          És neta. -          Inesgotable. -          No contamina. -          No degrada. -          Elevada qualitat d'energia.	-          Intermitència. -          Aleatorietat de la producció. -          Necessitat superfícies importants. -          Rendiment baix. -          Inversió inicial elevada. -          No emmagatzemable sense transformació. -          És difusa. -          Aparició discontínua.