Guia completa d'energies renovables: Sol, Vent, Marees i Biomassa

Classificació de les Centrals Sòlars

Les centrals solars es classifiquen principalment en dos tipus:

1. Centrals Termosolars

Transformen l'energia solar en energia tèrmica. Aquesta calor s'utilitza per bullir aigua, generant vapor que acciona un grup turboalternador per produir energia elèctrica.

Tipus de Centrals Termosolars

• DCS (Direct Concentrating Solar): Concentren la radiació solar en una superfície captadora reduïda per obtenir vapor a alta temperatura, apte per a la generació d'electricitat o processos industrials.
• CRS (Concentrating Solar Power): Aprofiten l'energia solar a alta temperatura mitjançant un sistema de captació format per heliòstats que concentren la radiació en un receptor situat a l'extrem superior d'una torre.

2. Centrals Fotovoltaiques

Converteixen directament l'energia radiant del Sol en electricitat de corrent continu mitjançant cèl·lules fotovoltaiques.

Parts d'un Col·lector Solar

El col·lector és l'element clau d'una instal·lació solar tèrmica, encarregat de captar la radiació solar i transferir-la al fluid que s'ha d'escalfar. El seu funcionament es basa en l'efecte hivernacle.

Components Principals d'un Col·lector:

• Placa absorbent: Absorbeix la radiació solar i la cedeix en forma de calor al fluid (aigua o aire) que circula pels tubs que la componen. Està dissenyada per maximitzar l'absorció.
• Coberta transparent: Redueix les pèrdues de calor, protegeix la placa absorbent i crea l'efecte hivernacle. Sol estar feta de vidre temperat amb baix contingut d'òxid fèrric per millorar la transmissió de la llum visible.
• Aïllament tèrmic: Minimiza les pèrdues de calor a través del fons i les parets del col·lector. S'utilitzen materials com llana de roca, fibra de vidre, poliestirè expandit o escuma de poliuretà.
• Caixa contenidora: Allotja tots els components del col·lector, proporcionant rigidesa, estanquitat i resistència a la intempèrie. Pot ser de plàstic o acer.

Diferències entre Centrals DCS i CRS

• Les centrals DCS poden assolir temperatures de fins a 300 ºC, mentre que les CRS poden arribar entre 800 i 1500 ºC.
• Les DCS utilitzen captadors solars de concentració, mentre que les CRS fan servir camps d'heliòstats.
• Les DCS concentren la radiació en una superfície reduïda, mentre que les CRS la concentren en un punt específic d'una torre.

Tipus d'Aerogeneradors

Els aerogeneradors es classifiquen principalment per l'orientació del seu eix:

1. Aerogeneradors d'Eix Vertical (AVR)

Tenen un rendiment generalment inferior i un manteniment senzill. No requereixen sistemes d'orientació complexos i actualment estan menys estesos en aplicacions comercials.

2. Aerogeneradors d'Eix Horitzontal (AHR)

Ofereixen un major rendiment i disposen de sistemes de captació més desenvolupats. La seva potència és variable.

Tipus de Rotors en AHR:

• Rotors encarats al vent: Necessiten sistemes d'orientació (cua, hèlix o mecanismes automàtics) per mantenir-se alineats amb la direcció del vent.
• Rotors d'esquena al vent: No requereixen sistemes d'orientació externs, ja que la pròpia carcassa els orienta.

Tipus de Pas de Pales:

• Pas variable: Les pales es poden orientar per optimitzar la captura d'energia i protegir el rotor en vents forts.
• Pas fix: Les pales tenen una posició fixa i no es poden ajustar.

Centrals Mareomotrius

Aprofiten l'energia dels oceans i mars per generar electricitat.

Fonts d'Energia Mareomotrius:

• Energia Tèrmica dels Oceans (OTEC): Emmagatzema energia tèrmica.
• Energia de les Ones: Prové de la força del vent sobre la superfície marina.
• Energia de les Marees: Generada per l'ascens i descens del nivell del mar (efecte de la lluna).

Avantatges de l'Energia Mareomotrius:

• Font d'energia renovable.
• No emet gasos contaminants.
• Funcionament silenciós.
• Disponible constantment, independentment del clima.

Inconvenients de l'Energia Mareomotrius:

• Impacte visual i paisatgístic.
• Alt cost d'instal·lació.
• Depèn de l'amplitud de les marees.
• Pot afectar la fauna i flora marina.
• Rendiment inicialment baix.

Amplitud de les Marees:

• Nivell màxim: Plenamar.
• Nivell mínim: Baixamar.

Transformació de Biomassa en Combustible

La biomassa es pot transformar en combustible mitjançant diversos processos:

1. Processos Físics:

• Homogeneïtzació/Refinament: Adequació de la biomassa a condicions òptimes de granulometria, humitat o composició.
• Densificació: Millora de les propietats mitjançant la fabricació de briquetes i pèl·lets.

2. Processos Termoquímics:

• Piròlisi: Degradació tèrmica de molècules en absència d'oxigen, produint carbó vegetal, líquids i gasos.
• Gasificació: Combustió incompleta de la biomassa amb oxigen. Amb aire es genera gas pobre; amb oxigen pur, gas de síntesi (amb més poder calorífic).

3. Processos Bioquímics:

• Digestió Anaeròbica: Fermentació de la biomassa per bacteris, produint biogàs (metà i CO2). Útil per a explotacions agrícoles i ramaderes.
• Fermentació Aeròbica: Obtenció de bioalcohol a partir de materials orgànics rics en sucres i midons.

Instal·lació de Parcs Eòlics

Els parcs eòlics es poden instal·lar en diferents tipus d'ubicacions segons la seva finalitat:

• Instal·lacions no connectades a la xarxa: Ideals per a electrificacions rurals, agricultura o senyalitzacions. Solen tenir poca potència i inclouen sistemes d'acumulació (bateries), sovint complementades amb altres fonts d'energia.
• Instal·lacions connectades a la xarxa com a suport: Disminueixen la despesa energètica de consumidors connectats a la xarxa principal.
• Instal·lacions connectades a la xarxa com a central generadora: Subministren energia elèctrica directament a la xarxa general.

Centrals Geotèrmiques: Condicions per aprofitar l'Energia Tèrmica

Per aprofitar l'energia geotèrmica, es requereixen unes condicions específiques:

1. Roques poroses a profunditats d'entre 1000 i 2000 metres que permetin l'acumulació de fluids (aqüífers).
2. Un flux de calor provinent del magma (anomalia geotèrmica) que escalfi aquests fluids.
3. Una capa impermeable (com argila) que eviti la dissipació del calor acumulat.

Sistemes d'Eliminació de Residus Sòlids Urbans (RSU)

Existeixen quatre mètodes principals per gestionar els RSU:

• Abocament: Emmagatzematge de residus no aprofitables en terrenys, enterrant-los periòdicament. Pot generar electricitat, però presenta inconvenients com la vida limitada de l'abocador, emissió de gasos i contaminació d'aqüífers.
• Compostatge: Tractament de la matèria orgànica mitjançant fermentació aeròbica per obtenir compost.
• Reciclatge: Reutilització de materials per fabricar nous productes.
• Incineració: Eliminació de residus mitjançant combustió controlada per generar electricitat, amb tractaments específics per als gasos emesos.

Efecte Hivernacle en Centrals Sòlars

L'efecte hivernacle en les centrals solars consisteix a tancar un espai amb un material transparent (com el vidre) que deixa passar la radiació solar visible però és opac a la radiació infraroja (calor). Això permet que els cossos s'escalfin i emetin radiació infraroja, la qual queda retinguda dins l'espai tancat, augmentant la temperatura interior. Els materials foscos i no brillants absorbeixen millor la radiació, incrementant l'efecte.