Fonaments de l'Energia: Xarxa Elèctrica i Sistemes per Satèl·lits

Xarxa Elèctrica Convencional: Fonaments i Funcionament

Parts Principals de la Xarxa Elèctrica

1. Generació: Producció d’energia elèctrica (renovables i no renovables).
2. Transport: Alta tensió per moure grans quantitats d’energia a llargues distàncies.
3. Distribució: Lliurament de l’energia als consumidors (mitja i baixa tensió).

Per què s'eleva la tensió en el transport?

Per reduir les pèrdues per efecte Joule (P = I²·R): en augmentar la tensió, el corrent disminueix i així també les pèrdues en els conductors.

Avantatges del Corrent Altern (AC)

El corrent altern (AC) és més fàcil de transformar amb transformadors per adaptar-se a diferents nivells de tensió. També és més eficient per al transport a llargues distàncies.

Fonts d'Energia: Renovables i No Renovables

• Renovables: eòlica, solar, hidroelèctrica.
• No renovables: carbó, gas natural.

Tipus de Línies i Nivells de Tensió

• Alta tensió (AT): 132–380 kV (transport).
• Mitja tensió (MT): 1–132 kV (indústria).
• Baixa tensió (BT):

Dispositius de Protecció Elèctrica

• Interruptor diferencial: Protegeix les persones per fuites.
• Interruptors magnetotèrmics: Protegeixen instal·lació i aparells contra sobrecàrregues i curtcircuits.

Parts de la Conversió AC/DC

1. Transformador (si cal adaptar la tensió AC).
2. Rectificador (díodes).
3. Filtre (condensadors, bobines).
4. Regulador de tensió (estabilitza la tensió DC).

Sistemes d'Alimentació per Satèl·lits: Energia Espacial

Parts d'un Sistema d'Alimentació de Satèl·lits

1. Font primària: subministra energia (normalment panells solars).
2. Font secundària: emmagatzema energia (bateries per eclipses).
3. Sistema de control/distribució: regula i reparteix la tensió i corrent necessaris.

Fonts d'Energia i Durada per Satèl·lits

1. Panells solars (SA): anys.
2. Piles de combustible (FC): setmanes.
3. Bateries primàries: dies (per llançadores).

Corba I-V i P-V d'un Panell Solar

Elements principals:

• Isc: corrent de curtcircuit.
• Voc: tensió en circuit obert.
• MPP: punt de potència màxima (VMPP, IMPP).
  (Per fer la gràfica, representa I i P en funció de V. La potència té un pic al MPP, i el corrent baixa a mesura que augmenta la tensió.)

Gestió de Cel·les Defectuoses en Panells Solars

• En sèrie: una cel·la defectuosa redueix tot el corrent. S’usen díodes de bypass.
• En paral·lel: una cel·la defectuosa pot no afectar seriosament, però cal protegir amb díodes de bloqueig.

Piles de Combustible: Exemple i Funcionament

• H2/O2 Fuel Cell: Combustibles: hidrogen i oxigen.
• Reacció química: H₂ + ½O₂ → H₂O + energia elèctrica.
• Perfil de descàrrega: la tensió disminueix amb augment de la càrrega. Alta densitat energètica.

Generadors Termoelèctrics de Radioisòtops (RTG)

• RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator): genera electricitat a partir de calor produïda per desintegració radioactiva.
• Principi: efecte Seebeck (ΔT genera ΔV).
• Isòtop: Plutoni-238 (Pu-238) s’utilitza per missions com Voyager, Cassini, etc.