Energia: Tipus, Fonts i Centrals Elèctriques

Energia: Conceptes Bàsics

Energia: Capacitat que tenen els cossos per realitzar un treball.

Treball: Desenvolupat per una força que actua sobre un cos; és el producte del component de la força i el desplaçament.

Potència: És el treball realitzat per unitat de temps.

Tipus d'Energia

• Energia interna: Energia que té un cos a causa de la suma de l'energia total de les seves molècules.
• Energia química: Energia que s'origina dels àtoms que formen les molècules.
• Energia elèctrica: Energia que proporciona el corrent elèctric.
• Energia nuclear: Manté juntes les partícules del nucli dels àtoms.
• Energia radiant: Energia que transporten les ones electromagnètiques.
• Energia sonora: Energia cinètica del moviment de vibració que es desplaça.

Rendiment i Fonts d'Energia

Rendiment: Relació entre el treball, l'energia o la potència útil i el treball, l'energia o la potència consumida.

Fonts d'energia: Recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potència.

Materials Combustibles i Poder Calorífic

Materials combustibles: Substàncies que, en combinar-se amb l'oxigen, provoquen una combustió on s'obté energia calorífica.

Poder calorífic: Energia que es desprèn en la combustió completa de la unitat de massa o volum d'un combustible.

Capacitat calorífica: Quantitat de calor que ha de rebre una substància per elevar la seva temperatura en 1 °K o 1 °C.

El Petroli i la Contaminació Ambiental

Petroli: S'extreu dels jaciments. És un líquid de color variable i menys dens que l'aigua, una barreja d'hidrocarburs de composició diversa. Té un origen de fa 600 milions d'anys per l'acumulació de microorganismes que constitueixen el plàncton marí. Per localitzar-lo, cal una torre de perforació i s'obre un pou de prova. Es transforma a les refineries a través d'aquests passos: destil·lació fraccionada, craqueig, polimerització, reformació.

Contaminació Ambiental

• Efecte hivernacle: Augment de temperatura a causa del CO₂ a l'atmosfera.
• Pluja àcida: Partícules contaminants que es transformen en partícules sòlides que cauen en forma de pluja.
• Boires fotoquímiques: Cúpula d'aire calent a les ciutats, carregada per partícules del fum dels cotxes, etc., que queda retinguda i no s'aixeca.

Centrals Elèctriques

Per disposar d'energia elèctrica en grans quantitats i de manera immediata, existeixen centrals productores que transformen l'energia primària en energia elèctrica. Tipus de centrals: de base, de punta, de reserva, de bombeig.

Centrals Hidroelèctriques

Energia potencial → Energia cinètica → Energia cinètica de rotació → Energia elèctrica.

Funcionament: Una presa reté l'aigua i provoca l'embassament. L'aigua va a les sales de màquines, on hi ha els turboalternadors. L'aigua arriba a les turbines a través d'una canonada forçada, fa girar l'eix de la turbina i passa pel rotor dels turboalternadors, que genera un camp magnètic. Aquest camp es transforma en corrent altern de tensió mitjana i intensitat elevada.

Centrals Termoelèctriques

Energia química → Energia tèrmica → Energia cinètica → Energia cinètica de rotació → Energia elèctrica.

Centrals Nuclears

Energia nuclear → Energia tèrmica → Energia cinètica → Energia cinètica de rotació → Energia elèctrica.

Línies Elèctriques i Subestacions

Línies elèctriques: Conjunt de conductors, aïlladors i accessoris destinats al transport i la distribució d'energia elèctrica.

Subestacions: Instal·lacions destinades a la transformació i la distribució d'energia elèctrica.

Energies Alternatives

Són les que provenen de fonts d'energia que es renoven de manera contínua.

Beneficis: Reducció de CO₂, recursos autòctons, suport a l'alta tecnologia, protecció de l'entorn natural, reequilibri territorial.

Centrals Solars

Sistemes d'aprofitament de l'efecte hivernacle.

• Via tèrmica (energia solar a tèrmica):
  • Actius (temperatura baixa per a calefacció i temperatura mitjana per a forns solars).
  • Passius (disseny arquitectònic).
• Conversió fotovoltaica (energia solar a elèctrica): Transforma la radiació solar en energia elèctrica a través de cèl·lules solars.

Centrals Eòliques

Es considera l'aprofitament energètic de la força del vent. Utilització d'aeroturbines, que consisteix a extreure part de l'energia cinètica del vent mitjançant un sistema de captació per obtenir energia mecànica.

Tipus d'Aerogeneradors

• Aeromotors: Rendiment baix, múltiples pales, senzills, potència 0,5-20 kV.
• Aerogeneradors: Rendiment alt, poques pales, complexos, potència 25-1500 kV.
• Eix vertical: Rendiment baix, poc utilitzats, senzills (tipus Savonius, Giromill Darrieus).
• Eix horitzontal: Més usats, complexos, més rendiment. Posició del rotor: esquena al vent i cara al vent. Tipus de rotor: mono, bi, tri i multipales. Pas: fix, variable.

Parts de la turbina: rotor, sistema d'orientació, sistema de regulació, convertidor elèctric, bancada i torre.

Biomassa

Tota la matèria viva existent en un moment determinat a la Terra. Hi ha tres processos principals:

Processos de la Biomassa

• Processos físics:
  • Homogeneïtzació: Adequació de la biomassa a condicions de granulometria.
  • Densificació: Millora de les propietats de la biomassa amb la fabricació de briquetes i pèl·lets, amb un pes específic alt.
• Processos termoquímics:
  • Piròlisi: Degradació tèrmica de les molècules en absència d'oxigen.
  • Gasificació: Combustió incompleta de la biomassa en presència d'oxigen de l'aire, produint gas pobre.
• Processos bioquímics:
  • Digestió anaeròbica: Fermentació de la biomassa, obtenint una temperatura òptima de 30 °C.
  • Fermentació aeròbica o alcohòlica: S'utilitza per a l'obtenció de bioalcohol mitjançant la fermentació, en presència d'oxigen de l'aire, entre altres.