Generació d'Energia Elèctrica: Centrals i Medi Ambient

Què és un generador elèctric?

L'element principal de qualsevol central és el generador elèctric o alternador, que transforma l'energia mecànica en elèctrica.

Com es distribueix l'energia elèctrica?

Per transferir energia elèctrica des de les centrals fins als centres de consum s'utilitza la xarxa elèctrica, formada per línies elèctriques de transport, estacions transformadores i línies de distribució.

L'inconvenient principal de l'energia elèctrica produïda a les centrals és que no es pot emmagatzemar; per tant, si no es consumeix, es perd. Cal regular-ne la producció i ajustar-la al consum.

Tipus de centrals elèctriques

• Centrals de base o principals: subministren energia elèctrica continuadament amb potència elevada (nuclears, termoelèctriques i hidroelèctriques).
• Centrals de punta: cobreixen demandes d'energia a les hores punta.
• Centrals de reserva: substitueixen totalment o parcialment la producció d'una central de base.
• Centrals de bombeig: són centrals hidroelèctriques que aprofiten l'energia sobrant a les hores vall per bombar aigua a un embassament superior i a les hores punta aprofiten per proporcionar energia a la xarxa.

Centrals hidroelèctriques

Es basen en l'aprofitament de l'energia de l'aigua que transporten els rius per convertir-la en energia elèctrica, i s'utilitzen turbines acoblades als alternadors.

Tipus de centrals hidroelèctriques

• D'aigua fluent: aprofiten l'energia cinètica de l'aigua directament. Són instal·lacions de poc rendiment que no regulen el cabal.
• Centrals d'aigua embassada: aprofiten l'energia potencial de l'aigua retinguda per una presa.

Components d'una central hidroelèctrica

• La presa: construcció de formigó que s'aixeca a la llera del riu i és perpendicular a la seva direcció amb la finalitat de retenir l'aigua per tal d'elevar-ne el nivell i formar un embassament o llac artificial.
• Els conductes d'aigua: per alimentar les turbines, les preses tenen unes comportes que permeten regular el cabal i estan protegides per uns reixats metàl·lics que impedeixen que elements com branques o troncs puguin deteriorar-les.
• La sala de màquines: hi ha les màquines motrius de la central, els grups turboalternadors.
• Transformadors i parc de distribució: la tensió obtinguda en l'alternador és igual o inferior a 20 kV. Per elevar la tensió s'utilitzen els transformadors, així s'eviten pèrdues d'energia. En el parc de distribució la central es connecta a la xarxa de transport.

Centrals hidroelèctriques i medi ambient

• Avantatges: no emeten partícules contaminants ni generen residus.
• Inconvenients: pèrdua de terrenys fèrtils, alteració del cabal dels rius, modificació de la vegetació i la fauna de la zona.

Centrals termoelèctriques convencionals

Generen energia elèctrica a partir de l'energia tèrmica produïda per la combustió de carbó, fuel o gas natural.

Components d'una central termoelèctrica

• Caldera: disposen de cremadors adequats al tipus de combustible que utilitzen i una cambra de combustió envoltada de la infinitat de tubs pels quals circula l'aigua per vaporitzar.
• Turbines: són les màquines motrius que transformen l'energia cinètica del vapor d'aigua en energia cinètica de rotació en el rodet.
• Condensador: el vapor procedent de les turbines es condensa abans de tornar a entrar a la caldera per tal de repetir el cicle.
• Torre de refrigeració: serveix per refredar l'aigua refrigerant del condensador.
• Xemeneia: hi circulen els gasos alliberats en la combustió i s'evacuen a l'atmosfera.
• Equip elèctric principal: alternador, transformadors i parc de distribució.
• Sala de tractament de l'aigua d'alimentació: contrasten l'acció de les sals que conté l'aigua i eviten la formació de fangs i incrustacions.

Centrals termoelèctriques i el medi ambient

• Contaminació atmosfèrica: efecte hivernacle, pluja àcida i boires fotoquímiques.
• Contaminació de l'aigua: les aigües cal depurar-les abans del seu vessament a la xarxa de desguàs.
• Contaminació acústica: evitar el soroll aïllant els elements més sorollosos.

Noves tecnologies en centrals termoelèctriques

El carbó és el combustible del qual es tenen més reserves, però és el més contaminant. S'estan desenvolupant noves tecnologies:

• Sistemes de dessulfuració dels combustibles.
• Gasificació del carbó.
• Combustió en llit fluid.
• Centrals de cicle combinat: aprofiten els gasos per escalfar una caldera que produeix vapor que acciona una turbina convencional amb el seu generador.

Centrals de cogeneració

• Produeixen energia elèctrica a partir d'un combustible i aprofiten la calor residual per a l'obtenció d'aigua calenta per a calefacció, vapor, fluids escalfats, etc.
• La cogeneració permet millorar l'eficiència dels processos i obtenir rendiments energètics molt elevats, fins al 80% en comparació amb el 35% de les centrals termoelèctriques convencionals o el 52% de les de cicle combinat.
• Tenen molta aplicació en indústries, centres hospitalaris, hotels, etc., on les necessitats d'energia tèrmica són tan importants com les d'energia elèctrica.
• Són molt poc contaminants perquè el seu rendiment energètic és molt alt.

Centrals nuclears

• Són centrals termoelèctriques en què la font d'energia tèrmica s'obté de la fissió dels àtoms d'urani i de plutoni.
• Actuen com a centrals de base en el sistema elèctric, fet que fa que el seu disseny requereixi un funcionament amb parades mínimes amb una càrrega el més constant possible.