Centrals Hidràuliques

Una central hidràulica o hidroelèctrica és aquella que genera electricitat gràcies a l'aprofitament de l'energia potencial de l'aigua emmagatzemada en una presa situada a un nivell més alt que la central.

Hidràulica d'Aigua Fluent

Les centrals hidràuliques d'aigua fluent, o també denominades centrals de fil d'aigua o de passada, utilitzen part del flux d'un riu per a generar energia elèctrica. Operen en forma contínua perquè no tenen capacitat per a emmagatzemar aigua, no disposen d'embassament. Turbinen l'aigua disponible en el moment, limitadament a la capacitat instal·lada. En aquests casos les turbines poden ser d'eix vertical, quan el riu té un pendent fort, o horitzontal, quan el pendent del riu és baixa.

Hidràulica d'Embassament

Les centrals energia hidràulica d'embassament és el tipus més freqüent de central hidroeléctrica. Utilitzen un embassament, és a dir, un gran dipòsit que es forma artificialment, comunament tancant la boca d'una vall mitjançant un dic o presa, i en el qual s'emmagatzemen les aigües d'un riu o rierol, a fi d'utilitzar-les en el reg de terrenys, en el proveïment de poblacions, en la producció d'energia elèctrica, etc. Aquest, l'utilitzen per a reservar aigua i anar graduant l'aigua que passa per la turbina.

D'aquesta manera és possible generar energia durant tot l'any si es disposa de reserves suficients.

Requereixen una inversió major.

L’energia del Sol

L'energia solar és l'energia produïda pel sol i que és convertida a energia útil per l'ésser humà, ja sigui per a escalfar alguna cosa o produir electricitat (com les seves principals aplicacions).

Cada any el sol llança 4 mil vegades més energia que la qual consumim, pel que el seu potencial és pràcticament il·limitat.

La intensitat d'energia disponible en un punt determinat de la terra depèn, del dia de l'any, de l'hora i de la latitud. A més, la quantitat d'energia que pot recollir-se depèn de l'orientació del dispositiu receptor.

Actualment és una de les energies renovables més desenvolupades i usades en tot el món.

Instal·lacions fotovoltaiques

S'entén per instal·lació fotovoltaica tot conjunt d'aparells i de circuits associats, entre els quals sempre deuen existir un o diversos mòduls fotovoltaics, que té com objecte la conversió directa de la radiació solar en energia elèctrica i adaptar les característiques d'aquesta per al seu consum o injecció a la xarxa de distribució pública.

Sistemes heliotèrmics

Els sistemes heliotèrmics són aquells que utilitzen la heliotèrmia per a captar energia solar.

La heliotèrmia és, per tant, el sistema més vistós de captació de calor del món animal, molt estès en rèptils, i un sistema complementari també utilitzat pels animals endotermos. Alguns peixos també aprofiten la radiació del sol (com el peix lluna).

Solar tèrmica

L'energia termosolar o energia solar tèrmica és la utilització de la radiació solar per, en el cas d'una instal·lació domèstica, l'escalfament a baixa temperatura d'aigua (o eventualment altres fluids), destinada a l'ús com aigua calenta sanitària o calefacció. Addicionalment, pot emprar-se per a alimentar una màquina de refrigeració per absorció, que empra calor en lloc d'electricitat per condicionar l'aire.

Aquesta, consisteix en l'aprofitament de la radiació provinent del sol per produir calor.

La intensitat d'aquesta radiació solar, es mesura mitjançant dos paràmetres físics: Insolació, que és l'Energia mitja diària, expressada en kWh/m² dia, i Radiació tèrmica, que és la potència instantània sobre la superfície horitzontal, expressada en kW/m².

La calor produïda, pot aprofitar-se per ús domèstic o bé per la producció d'energia mecànica i per tant, produir electricitat. Una de les aplicacions més esteses és el que es coneix com aigua calenta sanitària (ACS) que consisteix en l'aprofitament d'aquesta calor per escalfar un fluid (aigua) a temperatures inferiors a 80ºC.

Energia Eòlica

L'energia eolica és l'energia l'origen de la qual prové del moviment de massa d'aire és a dir del vent.

En la terra el moviment de les masses d'aire s'han de principalment a la diferència de pressions existents en diferents llocs d'aquesta, movent-se d'alta a baixa pressió, aquest tipus de vent es diu vent geoestrofico.

Per a la generació d'energia elèctrica a partir de l'energia del vent a nosaltres ens interessa molt mes l'origen dels vents en zones mes especifiques del planeta, aquests vents són els cridats vents locals, entre aquests estan les brises marines que són deguda a la diferència de temperatura entre el mar i la terra , també estan els cridats vents de muntanya que es produïxen per l'escalfament de les muntanyes i això afecta en la densitat de l'aire i fa que el vent pugi pel vessant de la muntanya o baixi per aquesta depenent si és de nit o de dia.

Aeromotors

Un aeromotor és un motor accionat pel vent, que aprofita la seva energia per a la producció d'electricitat, en el cas d'una central eòlica, o per a l'elevació d'aigua, en el cas d'un molí de vent:

"Un aeromotor funciona mitjançant la força de l'aire en moviment."

<=25 Kw

Aerogeneradors

Un aerogenerador és una màquina que permet transformar l'energia del vent en energia elèctrica. Històricament s'ha aprofitat l'energia del vent per diferents usos, entre els quals cal destacar els molins de vents que eren utilitzats en diferents zones per moldre gra i obtenir farina. A causa del baix preu d'altres fonts d'energia, els molins de vent es van anar abandonant, fins que darrerament la preocupació per medi ambient, i per l'efecte hivernacle han fet augmentar molt l'interès per les energies renovables, recuperant energies pràcticament abandonades com l'energia eòlica.

Com que el vent és molt variable, un dels elements més importants d'aquestes maquines és el control tant de la potència com de les revolucions a que gira el generador, ja que perquè la corrent elèctric generat pels aerogeneradors es pugui aportar a la xarxa es necessari que la seva freqüència estigui perfectament sincronitzada amb la de la xarxa elèctrica que a l'estat espanyol és de 50 Hz.

>25 Kw

Parcs Eòlics

Un parc eòlic és un indret, terrestre o marítim, on hi ha una agrupació d'aerogeneradors que produeixen energia elèctrica. Es troba en general en un lloc on el vent és fort i regular.

El nombre d'aerogeneradors que componen un parc és molt variable, i depèn fonamentalment de la superfície disponible i de les característiques del vent a l'emplaçament. Abans de construir un parc eòlic s'estudia el vent a l'emplaçament elegit durant un temps que sol ser superior a un any. Per a això s'instal·len penells i anemòmetres. Amb les dades recollides es traça una rosa dels vents que indica les direccions predominants del vent i la seva velocitat.

El primer parc eòlic català, amb finalitats comercials, va ser el parc eòlic Baix Ebre inaugurat el 1995. Situat al mont Buinaca (serra del Boix, Tortosa) compta amb 27 aerogeneradors.

L'impacte visual dels aerogeneradors i la concentració de parcs ha provocat la constitució de plataformes ciutadanes com la creada a la Terra Alta.

Energia geotèrmica

L'energia geotèrmica és la calor interna de la Terra. És un fet conegut que en el subsòl, sota la terra que trepitgem, la temperatura augmenta amb la profunditat, és a dir, hi ha un gradient tèrmic i, per tant un flux de calor des de l'interior de la Terra cap a l'exterior. Això és conseqüència de la seva estructura interna.

La Terra està constituïda bàsicament per tres capes concèntriques: El nucli, que és la més interna té una composició de ferro colat a una temperatura superior dels 4.000 º C. El mantell, que és la capa intermèdia formada per silicats de ferro i magnesi té un gruix de 2.900 km i la seva temperatura varia des dels 4.000 º C en el seu contacte amb el nucli fins als 800-1000 º C de la seva superfície exterior que contacta amb l'escorça que és la capa més superficial i visible per l'home. I, aquesta escorça, que té un gruix variable de 5 a 35 km i està formada per silicats d'alumini i magnesi, variant la seva temperatura entre els 800-1000 º C del contacte amb el mantell i els 15-20 º C de la superfície que coneixem. El flux mitjà de calor registrat en l'escorça terrestre és de l'ordre de 1,5 μcal.cm-2.seg-1.

En determinats punts de la Terra el flux de calor és, però, anormalment elevat, arribant a assolir valors de fins a deu i vint vegades el flux mitjà esmentat. Aquestes àrees amb flux elevat coincideixen sempre amb zones d'existència de fenòmens geològics singulars, com són una activitat sísmica elevada, la formació de serralades en èpoques geològiques recents i una activitat volcànica actual o molt recent. Aquests fenòmens geològics representen diferents formes d'alliberament de l'energia interna de la Terra, la explicació pot donar-se a la llum de la tectònica de plaques que regeix l'estructura de l'escorça de la Terra i la seva relació amb el mantell.

El flux de calor anòmal ocasionat en aquestes àrees singulars dóna lloc a gradients geotèrmics amb valor de 15-30 º C cada 100 metres, per la qual cosa a profunditats de 1,5 a 2 km es poden trobar temperatures de 200-300 º C. Per contra, en les altres zones de la superfície terrestre el flux calorífic abans esmentat dóna lloc a gradients geotèrmics amb valor mitjà de 3 º C cada 100 metres, per la qual cosa a profunditats entre 2 i 3 km es troben temperatures de 60-90 º C .

Aquesta diferència de l'escorça terrestre en àrees estables amb flux calorífic baix i àrees inestables amb flux calorífic molt elevat serveix per marcar els dos grans tipus d'energia geotèrmica conegudes: l'energia geotèrmica de baixa temperatura i l'energia geotèrmica d'alta temperatura.

Energia geotèrmica de baixa temperatura: El fluid arriba a temperatures inferiors a 150 º C. S'utilitza principalment per a calefacció d'habitatges, indústries i hivernacles. Així, per exemple, la majoria dels habitatges d'Islàndia disposa d'un sistema de calefacció gràcies a aquesta calor.

Energia geotèrmica d'alta temperatura: La temperatura del fluid és superior a 150 º C, i la utilitat principal d'aquest tipus la de produir electricitat de la manera següent: s'introdueix aigua a pressió, mitjançant una canonada, en un punt calent de l'interior de la terra. L'aigua, en escalfar-se, es converteix en vapor que puja a la superfície per una altra canonada. En l'intercanviador, el vapor sobreescalfat cedeix la seva calor a un fluid, el freó, fent que es vaporice, i retorna l'interior de la terra per repetir el cicle. El freó vaporitzat és conduït a la turbina per fer-la girar. Posteriorment es liqua en el condensador i passa de nou al evaporador. El major inconvenient d'aquest tipus de centrals rau en la necessitat d'utilitzar tecnologia avançada i en la localització de punts calents de relativament fàcil accés des de la superfície.

L'energia del mar

Els mars i els oceans són immensos col·lectors solars, dels quals es pot extreure energia, anomenada energia del mar, d'orígens diversos:

La radiació solar incident sobre els oceans, en determinades condicions atmosfèriques, dóna lloc als gradients tèrmics oceànics (diferència de temperatures) a baixes latituds i profunditats menors de 1000 metres.

La iteració dels vents i les aigües són responsables de l'onatge i dels corrents marines.

La influència gravitacional dels cossos celestes sobre les masses oceàniques provoca marees.

Tèrmica oceànica

Aprofita el gradient tèrmic entre les aigües superficials més càlides i les fondes més fredes. L'energia tèrmica oceànica està basada en l'explotació de la diferència de temperatures en els mars i oceans. Pel que s'anomena gradient tèrmic oceànic, la diferència de temperatura entre la superfície del mar i les aigües profundes.

Amb l'energia tèrmica oceànica aprofitem la diferència de temperatura entre la superfície del mar i zones més profundes per produir energia. Aquesta diferència de temperatura s'anomena gradient tèrmic oceànic. Per a l'aprofitament de l'energia tèrmica oceànica es requereix que aquest gradient tèrmic sigui d'almenys 20 º C. Per aquest motiu les regions equatorials i subtropicals són les zones més adequades per a aquest tipus d'energia. Si comparem l'energia tèrmica oceànica amb la resta de les renovables les seves investigacions i els seus projectes encara es troben en una fase preliminar. Però el seu potencial és molt alt.

Una dada a tenir en compte. En un any l'energia solar absorbida per mars i oceans és d'unes 4 mil vegades l'energia que actualment consumeix la humanitat.

Energia mareomotriu

L’energia mareomotriu és la que resulta d'aprofitar les marees, és a dir, la diferència d'altura mitjana dels mars segons la posició relativa de la Terra i la Lluna, i que resulta de l'atracció gravitatòria d'aquesta última i del Sol sobre les masses d'aigua dels mars. En definitiva, es basa en la diferència d'altura mitjana segons la posició relativa de la Terra i la Lluna, que és resultat de l'atracció gravitatòria de la Terra i del Sol sobre les masses d'aigua dels mars. El rang mitjà està típicament entre 0,5 i 1 m, sent una mica major a les plataformes continentals.

El seu aprofitament passa per la construcció d'una presa que tanqui totalment un estuari o badia. Durant la pleamar entra aigua en la badia la qual mou una turbina de pales orientables de manera que s'aprofita també el reflujo d'aigua en la bajamar. Aquesta turbina va acoblada a un alternador que genera energia elèctrica. Funcionen ambdós dintre d'un cárter metàl·lic en forma d'ogiva.

L'obstacle principal per a l'explotació d'aquesta font és l'econòmic. Els costos d'inversió tendeixen a ser alts pel que fa al rendiment, a causa de les baixes i variades càrregues hidràuliques disponibles. Aquestes baixes càrregues exigeixen la utilització de grans equips per a manejar les enormes quantitats d'aigua posades en moviment. Per això, aquesta font d'energia és només aprofitable en zones on el desnivell entre marees sigui major de sis metres i en llocs en els quals el tancament no suposi construccions massa costoses. Altra limitació per a la construcció d'aquestes centrals és l'impacte ambiental que generen.

La major central mareomotriu es troba en l'estuari del Rance (França), té una potència de 240 megavatios. Però l'impuls, en l'aprofitament d'aquesta font d'energia, es va aconseguir amb la turbina "Straflo", en experimentació des de 1984 en la badia de Fundy, a Canadà (on es donen les majors marees del món, arribant a arribar a gairebé 16 metres de desnivell) aquí existeix una central de 18 MW. La innovació d'aquest sistema radica que el generador elèctric circumda els àleps de la turbina, en lloc d'anar instal·lat a continuació de l'eix de la mateixa. D'aquesta manera s'aconsegueix un augment de rendiment, ja que el generador no s'interposa en el flux de l'aigua.

Energia de les ones

L'energia de les ones (en castellà "energia undimotriz") s'origina en darrer terme per l'acumulació i concentració de l'energia solar ja que els vents que produeixen l'onada són causats per diferències de pressió per la radiació solar.

Les ones de més amplitud contenen més quantitat d'energia.

Les diferències en la intensitat del vent i per tant l'energia potencial continguda en les onades, junt amb altres factors geogràfics o econòmics, fa que certes localitzacions (Mar del Nord a Europa, per exemple) siguin les més adequades per aprofitar aquest tipus d'energia.

A banda d'Europa occidental també l'Índia, Japó i Estats Units compten amb centrals d'aquesta mena.

Es tracta d'una energia, objecte de molta recerca científica i tècnica i no contaminant, el principal inconvenient de la qual és que només és factible en determinats indrets i que pot ocasionar un fort impacte visual en les costes.

Les instal·lacions per aprofitar aquest tipus d'energia es poden construir a la línia de la costa, prop de la costa en aigües somes, o al mar quan aquest fa més de 40 metres de fondària.

Els més de 30 dispositius que s'han proposat per a l'aprofitament de l'energia de les onades poden catalogar en dos tipus: els adequats per a zones costaneres (fixats sòlidament a la plataforma continental) i els que es s'instal·len a mar oberta (flotants):

Entre els dispositius utilitzats en zones costaneres destaca el Rectificador HRS, que tracta de convertir el moviment ascendent i descendent de les onades en un flux lineal d'aigua que sigui capaç d'accionar una turbina.

Entre els dispositius utilitzats en mar oberta, o flotants, els més interessants són:

El convertidor pneumàtic o Boia de Masuda, que consisteix en un tub ertex introduït a l'aigua per on en arribar l'onada puja a nivell interior d'aigua i es produeix un augment de pressió que mou una turbina, la qual és capaç de girar al mateix sentit quan al baixar el nivell de l'aigua es produeix una succió.

El cilindre oscil.lant de Bristol. Es basa en el fet que les partícules en les ones es mouen seguint una trajectòria circular de manera que el dispositiu que aprofiti la seva energia ha de tenir dos graus de llibertat. Aquest dispositiu és un cilindre de formigó de 45 m de longitud i 11 m de diàmetre, en moure's en una òrbita circular paral·lela al seu eix acciona unes bombes a la base dels tubs d'ancoratge i bomben aigua a elevada pressió a una turbina. L'electricitat generada es transmet a la riba per mitjà de cables submarins.

L’ànec de Salter. Consisteix en un flotador allargat on una secció té forma d’ànec. La part més estreta del flotador s’enfronta a l'onada amb la finalitat d’absorbir el seu moviment el millor possible. Els flotadors giren sota l’acció de les onades al voltant d’un eix on el moviment de rotació acciona una bomba d’oli que s’encarrega de moure una turbina.

Central tèrmica de biomassa

La biomassa és la massa total de la matèria viva per una banda d'un organisme, població o ecosistema. En general es dóna en termes de matèria seca per unitat d'àrea (per exemple kg/ha o g/m²). A la pluviselva de l'Amazones pot haver-hi una biomassa de plantes (Fitomassa) de 1.100 tones per cada hectàrea de terra.

En termes energètics, s'utilitza com energia renovable, com és el cas de la llenya, dels olis per produir biodièsel, del bioalcohol, del biogàs i del bloc sòlid combustible.

La biomassa podria proporcionar energies substitutives gràcies a biocarburants tant líquids com sòlids, com el biodièsel o el bioetanol.

Una de les centrals tèrmiques de biomassa més important és la Central Tèrmica de Lucena (Còrdoba). Les seves característiques són les següents:

Generació de vapor a partir de biomassa residual de la indústria oleícola, i posterior producció d'electricitat en un turbogrup.

Associada a una tafona (mòlta d'oliva i extracció d'oli) i una extractora d'oli de sansa, que produeixen unes 15.000 tones per any de orijillo com residu final del procés d'extracció oleícola.

Promotor Germans Santamaría Muñoz i Fills SL, el mateix que produeix el residu de biomassa, promou, construeix i fa operar la planta.

S'autoabasteix de combustible.

La central cobreix les necessitats energètiques de la indústria i produeix un important excedent que es ven a la xarxa. Està acollida al règim especial, segons el RD 2818/98, en el grup corresponent a centrals que utilitzen biomassa.

L'enginyeria és Consultors Agroindustrials SL i la tecnologia dels diversos components de la central ha estat aportada per nombroses firmes nacionals i europees.

Potència: 1,7 MW.

Central tèrmica dels Residus Sòlids Urbans (RSU)

Els Residus Sòlids Urbans (RSU) són els que s'originen en l'activitat domèstica i comercial de ciutats i pobles. En els països desenvolupats en els que cada vegada es fan servir més envasos, paper, i en què la cultura de "usar i llençar" s'ha estès a tot tipus de béns de consum, les quantitats d'escombraries que es generen han anat creixent fins a arribar a xifres molt altes. Aquest tipus de centrals emeten quantitas de CO,SOx i PST bastant importants per el medi ambient, que poden provocar pluja àcida i per tant ser un factors del canvi climàtic.

Referències

Energia hidràulica

Energia solar

Energia solar (castellà)
Instal·lacions fotovoltaiques (castellà)
Definició d'heliotermia (castellà)
Energia solar tèrmica
Portal de l'energia solar (castellà)
Principis bàsics d'instal·lacions de plaques solars (castellà)

Energia eòlica

Energia geotèrmica

Energia geotèrmica (1) (castellà)
Energia geotèrmica (2) (castellà)

Energia marina

Energia biomassa

Biomassa
Central tèrmica de biomassa (castellà)
RSU (castellà)