U3: Energies Alternatives TECNOLOGIA INDUSTRIAL I Cinta Prats
Les energies alternatives
renovables /beneficis del seu ús
• Reducció d’emissions de CO2 • Aprofitament dels recursos autòctons •Suport a una indústria d’alta tecnologia • Protecció de l’entorn natural • Portar electricitat en llocs molt aïllats • altres Centrals Solars: Fotovoltàica/termosolar Centrals eòliques Centrals geotèrmica Centrals mareomotrius La biomassa
3.2.CENTRALS SOLARS
Nucli del Sol : Reaccions de fusió H2 + H2 ⇒ 4 He
↓ Molta energia
Es transmet en forma de radiació a l’atmosfera 1350 W/m2 ⇒a la terra 1000 W/m2
Tèrmica : transformació de la radiació radiant en tèrmica
Sistemes d’aprofitament Fotovoltaica : transformació de la radiació radiant en elèctrica
Aprofitament TÈRMIC Passiu Tipus
η del 65%
Construcció de cases BIOCLIMÀTIQUES: arquitectònic adaptat al clima i entorn
Disseny
De baixa temperatura : Captadors plans o Col·lectors ( Efecte hivernacle) . Aplicacions : Aigua calenta sanitària, calefacció . Utilització directa.
Actiu De mitjana i alta temperatura : Utilització indirecta de l’energia de l’energia tèrmica per l’obtenció d’energia elèctrica .Centrals termosolars . Alta temteratura ⇒Forns solars : El més gran del món Odelló. Font-Romeu. Centrals termosolars: Centrals amb Col·lectors distribuïts/ centrals amb torre central
Baixa temperatura: Col·lectors plans
Alta temperatura : Forn Solar Potència de 1000 KW , temeratures de 4000ºC Més gran del món Odelló a Font-Romeu a l’Alta Cerdanya .
3.2.CENTRALS SOLARS TÈRMIQUES L’energia tèrmica obtinguda de la radiació solar es concentra sobre un fluid (aigua, sodi, oli…) que conseqüentment s’escalfa i en passar per un intercanviador, produeix el vapor que acciona a la turbina solidària a l’ex d’un alternador produint així energia elèctrica.
1.Centrals amb col·lectors distribuïts 2.Centrals amb torre central Tipus en f(col·lectors)
3.Centrals amb Disc Stirling 4.Central amb concentrador lineal Fresnel
3.2.1.CENTRALS SOLARS AMB COL·LECTORS DISTRIBUÏTS El receptor de la radiació solar és bastant reduïda ( un punt o una línia) amb bons rediments per obtenir temperatures de fins a 300ºC suficients per obtenir vapor i generar electricitat. Inconvenient: Aprofitament de la radiació directe, per tant NO són apropiats per zones climàtiques que encara que tinguint una radiació aceptable són relativament nublosos
Sistema de seguiment del Sol : mecanisme accionat per uns captadors que permet variar la posició. Raig incideix sobre col·lectors escalfant fluid que es desplaça cap un dipòsit gràcies a unes canonades o tubs. Col.lector, canonada, dipòsit,caldera,turbina generador.
3.2.2.CENTRALS SOLARS DE TORRE CENTRAL
Alt rendiment .Potències de 200MW.
1. – Heliòstats: Són diversos miralls orientables, en els quals es reflecteix la llum del Sol, fent que convergeixin a la caldera. 2. – Caldera: És la part de la central solar on convergeixen els raigs solars reflectits pels heliòstats, arribant una gran temperatura. A l’arribar a aquesta gran temperatura, escalfa l’aigua que passa per ella i la transforma en vapor. 3. – Turbina: El vapor generat en la caldera mou la turbina, la qual està unida al generador . 4. – Generador o alternador: És l’encarregat de generar energia elèctrica; gràcies al moviment rotatori de la turbina, el generadortransforma aquest moviment en energia elèctrica.
5. – Acumulador: Emmagatzema l’energia calorífica que no ha estat utilitzada, exemple dels clàssics termos d’aigua calenta, per la seva posterior ocupació en absència de radiació solar. 6. – Transformador: S’encarrega de transformar l’energia elèctrica generada a l’alternador per fer-la arribar a la xarxa elèctrica. 7. – Condensador: És on es converteix el vapor (provinent de la turbina) en aigua líquida. Això és degut al fet que a l’interiordel condensador hi ha un circuit de refredament encarregat de refredar el vapor, transformant-se en aigua líquida. 8. – Bomba: És l’encarregada d’impulsar l’aigua de nou fins a la caldera. 9. – Centre de control: És on es controla tot el procés de transformació de l’energia solar en energia elèctrica.
3.2.3.CENTRALS SOLARS AMB DISC STIRLING
•Escalfa al fluid que hi ha al mateix receptor fins a 750ºC, aquesta energia aprofitada per produir ener gia elèctrica amb l’alternador que disposa. •Cada disc genera entre 7 i 25 kW.
3.2.4.CENTRALS SOLARS AMB CONCENTRADOR LINEAL FRESNEL
3.3.CENTRALS SOLARS FOTOVOLTAICA
Radiació solar
Energia elèctrica Cèl·lula Fotovoltaica
Làmines de semiconductor Silici: a l’incidir fotons té la propietat de produir electricitat
Inconvenient 1 : Rendiments ↓↓↓↓↓↓↓ 15-20% O sigui que si arriba 1.000W/m2 això vol dir que ?????????
V cel·lula fotovoltaica: 0,58V els panells com a molt poden donar uns 18V : 36 cèl·lules connectades en sèrie . Depenent de si volem un V o una I , les col·locarem en sèrie o en paral·lel . Inconvenient 2 : cost d’inversió important pàg.90 Avantatge : Cost de manteniment baix
CENTRALS ELÒLIQUES • Aprofitament energètic de la força del vent • Energia neta i renovable • Gran potencial energètic • Component bàsic :
AEROTURBINA
Aeromotor: bombeig d’aigua
Aerogenerador
Components d’un aeroturbina • Rotor • Sistema d’orientació • Sistema de regulació • Convertidor energètic • Bancada • Suport o torre Velocitat d’engegada d’un aeromotor 2 a 4 m/s Velocitat d’engegada d’un aerogenerador 4 a 5 m/s ( velocitat de connexió) Velocitat de disseny : valor màxim de potència Velocitat de parada : 18 a 30 m/s
Aerogeneradors
Aerogeneradors/Tipus
Eix Vertical
Eix Horitzontal
Eix Vertical
Eix Horitzontal
Parcs Eòlics
Energia geotèrmica Energia intrínseca de la terra que es manifesta en forma de calor
Condicions geològiques: • Presència
de roques poroses i permeables a una profunditat entre 1000 i 2000 m que permetin la circulació de fluids( vapor,aigua i gas). • Flux de calor que escalfi a l’aqüífer. • Una capa impermeable que bloqui la dissipació de calor.
Existeix diferents punts d’energia en un jaciment : 1. Entalpia o energia alta : tura superior als 150º ⇒ centrals 2. Entalpia o energia mitjana : tura entre 90 i 150º ⇒calefacció en ciutats. 3. Entalpia baixa : tura de 90º ⇒ calefacció cases soles
Aplicaci贸 entalpia alta : Centrals geot猫rmiques
Aplicaci贸 entalpia mitjana i baixa : Calefacci贸
Energia mareomotriu E.Tèrmica Energia de les ones
Energia corrents marins
Energia de les marees
Moviment de pujada i baixada de l’aigua del mar producte de l’acció gravitatòria de la Lluna i la Terra
L’escalfament desigual de la superfície terrestre genera vent, aquest en passar per sobre l’aigua genera les ones.
Aprofitament de l’energia cinètica de l’aigua dels oceans
Energia de les marees Amplitud de les marees= altura mĂ xima(plenamar)-altura mĂnima(baixamar)
Energia de les ones
Energia corrents marins
Energia Tèrmica dels oceans
El gradient tèrmic entre les aigues superficials i les profundes d’un oceà Mínim 20ºC