INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
Producció i distribució d’energia???
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
UNITAT 1: PRODUCCIÓ I DISTRIBUCIÓ D’ENERGIA ELÈCTRICA
1. La producció d’energia elèctrica 1.1. Centrals Convencionals •
Centrals tèrmiques de combustió
•
Centrals nuclears
•
Centrals hidroelèctriques
1.2. Centrals Alternatives •
Centrals solars : Centrals solars tèrmiques / Centrals solars fotovoltaiques
•
Parcs eòlics
2. Distribució de l’energia elèctrica produïda
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
1.LA PRODUCCIÓ D’ENERGIA La producció de grans quantitats d’energia elèctrica es duu a terme a les centrals elèctriques . La majoria d’aquestes centrals utilitzen el grup turnina-alternador .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
La turbina està constituïda per un eix giratori i unes aspes o àleps que són impulsats per la força de corrents d’aigua o per vapor d’aigua . L’alternador transforma el moviment giratori de les turbines en electricitat. Consta de dues parts: el rotor (o nucli)i l’estator ( o part externa). El rotor està composat per grans electroimants que giren moguts per l’eix de la turbina al qual està unit. Aquest gir constant del rotor indueix un corrent a les bobines de l’estàtor.D’aquí sortiran cables que subministren l’energia elèctrica a la xarxa en forma de corrent altern. Existeix dos tipus de centrals segons si la seva energia primària és una font usualment utilitzada( centrals convencionals) o no ( centrals alternatives).
1.1. Centrals convencionals En aquestes centrals s’aprofita energia procedent de fonts que ja des de fa molts anys ja s’utilitza . Dins d’aquestes tenim : les tèrmiques convencionals, les nuclears i les hidroelèctriques a) Centrals Tèrmiques convencionals : Produeixen energia elèctrica a partir de la combustió de carbó, fuel o gas natural .
Xemeneia
Torres de refrigeració
Caldera Línies de transport
Transformador Cinta transportadora de carbó
Alternador
Turbina Condensador
El seu funcionament es basa en la transformació, en una caldera, de l’aigua en vapor. Aquest vapor, es genera a pressions molt altres, es conduït per canonades fins a la [Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
turbina. El vapor xoca contra els àleps de la turbina, obligant-la a girar . Con que l’eix de la turbina és acoblat l’alternador , fa que aquest generi electricitat .
Quan el vapor surt de la turbina, no pot ser abocat a l’exterior, ja que l’aigua està a una temperatura molt alta i a més és un recurs molt apreciat i per tant cal reutilitzar-la al màxim. Per solucionar aquest problema s’instal·la a la sortida un condensador, que fa que el vapor es converteixi de nou amb aigua líquida preparada per tornar a iniciar el procés és un bé escàs. El vapor en passar pel condensador, ho fa per una sèrie de tubs pels quals circula aigua freda( circuit de refrigeració) que prové del riu o mar, de manera que en passar-hi, la temperatura i la pressió del vapor es redueixen i es porta a terme la condensació ( gas a líquid). Finalment, per no produir un impacte ambiental en el riu o el mar, es fa passar l’aigua per una torre de refrigeració, on es deixa caure de pluja fina, i es refreda en contacte amb l’aire.
b) Centrals nuclears Són centrals tèrmiques però per escalfar l’aigua de la caldera , utilitzen reaccions nuclears, la fissió o ruptura de nuclis d’àtoms radioactius com ara d’urani. El procés de fissió es duu a terme a l’interior d’un reactor nuclear.Aquest dispositiu subsisteix a la caldera en una central tèrmica convencional . Les parts d’un reactor són : Combustible ( en forma de barres cilíndriques on hi ha àtoms d’urani-235), el moredador( disminueix la velocitat dels neutrons produïts en ruptura i així en alentir la reacció) i les barres de control ( són del material cadmi i són encarregades de controlar el flux de neutrons i absorbir-los ) .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
REACTOR
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
c) Central hidroelèctrica El corrent de l’aigua dels rius permet fer rodar a les turbines .Per a que aquesta aigua tingui la suficient força cal que l’aigua estigui a una certa altura , la qual s’aconsegueix amb la construcció de preses .per això necessitem d’un volum adequat d’aigua situat a una altura determinada ,. Aquesta altura s’aconsegueix construint una presa. S’obre la presa i l’aigua cau des d’una gran altura. A la part inferior de la presa, l’aigua passa a través d’una gran canonada i arriba amb molta energia fins a la turbina; l’aigua fa girar la turbina a una gran velocitat. L’eix està unit al de l’alternador, que transforma el moviment rotatori de la turbina en electricitat. Després de passar pel grup turbina-alternador, l’aigua es dissol en el curs del riu .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
CENTRAL TÈRMICA
AVANTATGES
INCONVENIENTS •
•
No
depèn
factors •
de
climàtica o d’emplaçament. •
Gran
No renovables Emet gasos contaminants per
abocaments de combustibles en •
concentrat
Gran
en tra
energètic l’extracció i en el transport.
poder
1.2. C
dependència
en
matèries primeres.
ls alt
CENTRAL NUCLEAR
er •
No
depèn
factors •
de
•
climàtica o d’emplaçament. •
Gran
poder
na
No renovables . Genera
residus
molt
energètic perillosos. •
concentrat
es
Perillositat potencial de fuites
radioactives . •
Gran
Es ref
dependència
en
matèries primeres CENTRAL HIDRÀULICA
tiv
eri m a
•
Renovable
•
•
No genera residus
rius.
•
No
emet
gasos •
Altera el curs natural dels
tot es
Depèn del clima(pluviositat)
aq
contaminants
•
Disponibilitat limitada a la
uell
•
Font d’energia autòctona
capacitat de les conques aqüíferes i
es
•
Primera matèria gratuïta
les condicions orogràfiques .
cen tral
s que produeixen electricitat a partir de energia que tradicionalment no s’utilitza, com per exemple, l’energia eòlica i la solar . Dins d’aquestes centrals en destaquem: solar ( tèrmica / fotovoltaica ) i l’eòlica .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
a) Central solar tèrmica El funcionament és el mateix que una central tèrmica convencional, però l’energia per fer-les funcionar és la solar . La radiació solar es recollida per mitjà d’uns miralls mòbils o heliòstats , aquesta energia escalfa a un circuit d’oli tancat que és qui escalfa al vapor d’aigua encarregat de fer girar una turbina .
b) Centrals solars fotovoltaiques L’energia solar també es pot convertir directament en energia elèctrica per mitjà de la utilització de cèl·lules solar o fotovoltaiques, que s’uneixen, principalment en sèrie, formant un mòdul o placa solar fotovoltaica .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
Les instal·lacions fotovoltaiques poden ser de diversos tipus : Instal·lacions aïllades : solen ser de mida més petites i s’utilitzen principalment en habitatges sense electricitat, fanals de carretera, edificis aïllats, torres repetidores de comunicació, petita aparells electrònics com ara calculadores i rellotges, satèl·lits especials, etc . En aquestes instal·lacions hi ha un sistema de bateries per poder disposar d’electricitat durant les nits i els dies tapats o amb males condicions climatològiques . Instal·lacions solars connectades a la xarxa elèctrica : actualment es munten mòduls fotovoltaics en teulades o façanes d’edificis connectats directament a la xarxa elèctrica. En aquests mòduls s’obté
electricitat en forma de CC, i per
incorporar-la a la xarxa general cal transformar-lo en CA per mitjà d’un inversor de corrent . Centrals solars fotovoltaiques : la producció de grans quantitats d’energia elèctrica en aquest tipus de central s’aconsegueix amb la instal·lació de camps solars formats per un gran nombre de mòduls fotovoltaics. Aquests mòduls es munten sobre bastidors metàl·lics que poden incloure un sistema de gir per seguir el recorregut del sol .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
c) Central eòlica o parcs eòlics La conversió de l’energia eòlica en electricitat és duu a terme
per mitjà
d’aerogeneradors. Actualment, els aerogeneradors tenen tres pales i fan servir un motor elèctric per orientar a favor de vent . Quant el vent mou les pales de l’aerogenerador, es produeix un moviment de rotació en l’eix del rotor. Un sistema de transmissió ( corretges i politges o bé engranatges) transmet el moviment de gir de les pales a l’eix de l’alternador, que genera l’electricitat. Els parcs ( o agrupacions d’aerogeneradors )estan situats en llocs on la velocitat del vent sigui alta i que els corrents d’aire siguin continus i estables .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
CENTRAL EÒLICA
CENTRAL FOTOVOLTAICA
CENTRAL TÈRMICA SOLAR
AVANTATGES
INCONVENIENTS •
Dificultat
en
l’emmagatzematge
de
l’energia
generada . •
Renovable.
•
No genera residus
•
No
emet
gasos
contaminants •
Primera matèria gratuïta
•
Font d’energia autòctona;
Utilització d’agents químics dependència • perillosos en la fabricació de les energètica de l’exterior . redueix
la
plaques fotovoltaiques . •
Dificultat
en
l’emmagatzematge
de
l’energia
generada .
•
Renovable
•
No genera residus
•
No
emet
•
Contaminació
acústica
en
discontínua
i
gasos zones molt properes .
contaminants
•
•
Font d’energia autòctona
aleatòria
•
Primera matèria gratuïta
•
Intensitat
Cost inicial elevat .
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
2. Distribució de l’energia elèctrica produïda L’energia elèctrica que es produeix a les centrals es transporta fins a les zones habitades per mitjà de cables conductor d’alta tensió ( aeri / soterrats ) al llargs de centenars de quilòmetres , ja que existeix
llargues distàncies des
llocs on es produeix energia
elèctrica
dels
als llocs on es
consumeix . A per
llarg
del tant
camí
hi
ha
baixades de voltatge o tensió
necessitem
d’estacions transformadores
.
[Escribir texto]
Cinta Prats
INS de Vilafant
Departament de Tecnologia
Per què seva la tensió per transportar l’energia elèctrica? Els cables de l’electricitat ofereixen una certa resistència al pas de corrent elèctric, que es fa més gran a mesura que augmenta la seva longitud .Quan aquest corrent és de gran intensitat es perd molta energia per escalfament dels cables ( efecte Joule). Per evitar-ho, s’augmenta la tensió a valors molt elevats ( 100.000 a 400.000 volts ), de manera que es pot reduir la intensitat de corrent mantenint la mateixa quantitat d’energia transportada. Com que l’alta tensió és molt perillosa, a prop dels centres urbans es torna a baixar a valors de 220V i 380Volts .
V=I·R
a R constant
si
I↓ ↓ ⇒ V↑ ↑
[Escribir texto]
Cinta Prats