Energies renovables: guia d'energia solar, eòlica i més

Energies alternatives i renovables

Les energies alternatives (renovables) provenen de fonts d'energia que es renoven. La majoria tenen origen en l'energia del Sol.

Objectius

• Disminuir la dependència dels combustibles fòssils.
• Reduir l'impacte sobre el medi natural.

Beneficis

• Reducció de l'emissió de CO₂.
• Aprofitament dels recursos autòctons.
• Protecció de l'entorn natural.
• Suport a centres de recerca i laboratoris d'investigació.
• Afavorir el reequilibri territorial.

Energia solar

Centrals solars

• 40% → radiació visible.
• 57% → radiació infraroja.
• 3% → radiació ultraviolada.

L'energia solar arriba a la superfície de la Terra de manera directa (radiació directa) o després de reflectir-se amb la pols i el vapor d'aigua (radiació difusa), per exemple quan el sol està ennuvolat.

L'energia solar és neta, gratuïta, inesgotable i sempre disponible. Si es concentra, pot arribar fins a 4000 ºC.

Inconvenients de l'energia solar

• La radiació arriba de manera dispersa i inconstant.
• S'ha de transformar en energia tèrmica o elèctrica.
• Per utilitzar-la a gran escala es necessiten sistemes de captació de gran superfície.
• Inversió inicial elevada.

Sistemes d'aprofitament de l'energia solar

Dos sistemes d'aprofitament de l'energia solar:

Via tèrmica – transformació en energia tèrmica

• Rendiment del 65% (indicatiu).
• Sistemes actius: captadors amb/sense concentració de la radiació i centrals termosolars.
• Aprofitament passiu en la construcció d'habitatges.
• Temperatura baixa: captadors plans, col·lectors, efecte hivernacle.
• Temperatura alta: centrals termosolars — aplicació important (forn solar).

Centrals termosolars

Centrals termosolars — la radiació solar es concentra sobre un fluid (aigua, oli tèrmic...) i el transforma en energia tèrmica. El fluid escalfat passa per un intercanviador que produeix vapor i acciona un grup de turbogeneradors en la qual s'obté energia elèctrica.

Centrals amb col·lectors distribuïts

Centrals amb col·lectors distribuïts — Aquests utilitzen col·lectors de concentració que concentren la radiació solar en una superfície molt reduïda que permet arribar a temperatures d'uns 300 ºC per produir vapor d'aigua. (Inconvenient: només aprofiten la radiació directa). DCS

Centrals solars de torre directa

Centrals solars de torre directa — aprofiten l'energia solar a alta temperatura. Estan formades per una gran superfície coberta d'heliòstats, que concentren la radiació solar en un receptor instal·lat a la part superior d'una torre. CRS – Heliòstats: són miralls amb un sistema de seguiment de la trajectòria del sol i només aprofiten la radiació directa.

Centrals amb disc Stirling

Centrals amb disc Stirling — Estan formades per un concentrador parabòlic d'alta reflexió, per un receptor solar i per un motor Stirling (alternador). S'escalfa un fluid localitzat en el receptor fins a una temperatura d'uns 750 ºC. S'utilitza per moure un motor que acciona un generador elèctric.

Concentrador lineal Fresnel

Concentrador lineal Fresnel — senzillesa de construcció i baix cost. Utilitza miralls reflectors plans (miralls de vidre normal) i aconsegueix un mirall corbat en un angle respecte al tub absorbidor (separat a 8 m del concentrador; es fica a nivell de terra i es manté fix).

Conversió fotovoltaica

- Conversió fotovoltaica: transformació de radiació en energia elèctrica mitjançant cel·les fotovoltaiques. Estan construïdes per una làmina de material semiconductor (silici) que pot produir electricitat quan incideixen fotons (efecte fotovoltaic).

• Instal·lacions aïllades de la xarxa comercial (electrificacions rurals).
• Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica.

Efecte hivernacle

Efecte hivernacle — (descriure o desenvolupar segons sigui necessari).

Energia eòlica

Centrals eòliques

Aprofitament de la força del vent. S'utilitzen aeroturbines: consisteix a extreure part de l'energia cinètica del vent mitjançant un sistema de captació.

Tipus d'aeroturbines

• Aeromotors — són màquines lentes; un rotor format per nombroses pales (12/24) amb un diàmetre de 8 m. Rendiment baix però necessita poca velocitat per moure's (≈ 2 m/s).
• Aerogeneradors — són màquines ràpides. Els rotors tenen poques pales (2/3), de diàmetre elevat; funcionen a partir de 4–5 m/s.

Parts de l'aeroturbina

• Rotor — transforma l'energia del vent en energia mecànica. Format per pales unides a un eix.
• Sistema d'orientació — col·loca el rotor perpendicular a la direcció del vent.
• Sistema de regulació — disminueix la velocitat d'arrencada i atura el sistema quan el vent supera la velocitat màxima.
• Convertidor energètic — transmet o transforma l'energia mecànica.
• Bancada — suporta i protegeix el convertidor energètic.
• Carcassa — rt.
• Torre — suport de tot l'equip; eleva el rotor per millorar la captació.

Tipus d'aerogeneradors (segons eix)

• Eix vertical — no necessita sistema d'orientació; rendiment inferior a l'eix horitzontal. El generador se situa a prop de la base.
• Eix horitzontal — més desenvolupats (monopala, bipala (EUA), multipala americana, tripala (Europa), de cara al vent, d'esquena al vent).

Parcs eòlics: instal·lacions que aprofiten l'energia elèctrica obtinguda amb aerogeneradors.

• Instal·lacions no connectades a la xarxa comercial (electrificacions rurals).
• Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica com a suport (disminuir despeses energètiques).
• RT com a central generadora (subministrar-hi energia).

Geotèrmia

Centrals geotèrmiques — aquella part de l'energia intrínseca de la Terra que es manifesta en forma de calor. La temperatura augmenta aproximadament 3 ºC per cada 100 m de profunditat (gradient geotèrmic).

Condicions i característiques

• Condicions geològiques: presència a profunditat adequada entre 1000 i 2000 m de roques poroses.
• Un flux de calor normal o anormal.
• Existència d'una capa impermeable.

Tipus de centrals geotèrmiques

• Centrals de condensació — el vapor en sortir de la turbina es condensa i es pot tornar a utilitzar.
• Centrals sense condensació — el vapor utilitzat s'evacua directament a l'atmosfera.

Energies marines

Centrals mareomotrius

L'energia de les marees: moviment cíclic alternatiu. Varia amb la proximitat de la Lluna.

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 l'aigua, genera ones.

Sistemes i convertidors d'ones

• Lleva oscil·lant de Salter — conjunt de pales de moviment independent unides a un eix comú. Els moviments de les ones accionen un motor que comprimeix un fluid fins a una turbina.
• Bola massuda / convertidor pneumàtic — el moviment extensiu de les ones desplaça l'aire. En el moviment descendent de l'ona, es fa aspiració d'aire exterior cap a la turbina. La turbina és de doble sentit.
• Cilindre oscil·lant de Bristol — és un cilindre de formigó d'una llargada d'uns 45 m i 11 m de diàmetre; amb el balanceig del cilindre succionen i bombejen aigua a elevada pressió a través de bombes situades a la base, cap a una turbina.

Nota: El text manté la informació original però correctament redactada i estructurada per facilitar la lectura i l'indexació per a cercadors (SEO).