Energías nenobables

EXERCICIS
• Explica la principal caracterÃ−stica de les energies renovables.
Són aquelles fonts d'energia que es renoven de manera continuada i no són contaminants.
• Raona per què a les energies renovables també se les anomena alternatives.
Perquè en un futur seran les energies que substituiran a les no renovables.
• Indica les causes que han frenat el desenvolupament de les energies alternatives.
Alts costos econòmics i la poca energia que solen donar.
• Explica breument el motiu de l'actual interès en la utilització d'energies alternatives.
No són contaminants per al medi ambient.
• Raona per què l'energia solar es considera una font d'energia neta.
às l'única energia disponible tots els dies de l'any, i no és gens contaminant.
• Explica la diferència de la utilització de l'energia solar per via tèrmica o mitjançant la
conversió fotovoltaica.
En la utilització per via tèrmica es transforma la radiació solar en energia tèrmica, i en conversió
fotovoltaica es transforma directament en energia elèctrica.
• Descriu les diferències entre una central DCS i una CRS.
La DCS consisteix a concentrar la radiació solar que rep en la superfÃ−cie de captació d'un element
receptor molt reduït. En canvi les CRS capten l'energia solar amb grans miralls que concentren la radiació
solar en una caldera.
• En què es fonamenta la conversió fotovoltaica?
Es fonamenta en l'efecte fotovoltaic que produeix mitjançant cèl·lules fotovoltaiques electricitat amb el
mètode unió p-n (energia radiant - energia elèctrica).
• Quins són els components d'un captador solar fotovoltaic?
Marc d'alumini
Encapsular
Cèl·lules fotovoltaiques
Born de connexió
Connexió de cèl·lules
1
Coberta posterior
Coberta de vidre
• Raona per què un captador fotovoltaic les cèl·lules estan connectades en grups sèrie paral·lel.
Per produir més voltatge, aproximadament uns 18 V.
• Raona per què a les central fotovoltaiques connectades directament a la xarxa elèctrica no
s'utilitzen sistemes d'acumulació d'energia.
Perquè aquesta energia no es pot acumular amb un rendiment del 100 %.
• Explica, breument, la funció dels principals elements d'una aeroturbina.
Turbina: transforma l'energia del vent en energia mecà nica.
Sistema d'orientació: col·loca el rotor perpendicular a la direcció del vent.
Sistema de regulació: disminueix la velocitat d'engegada.
Conversor energètic: transmet l'energia mecà nica obtinguda a l'eix del rotor.
Bancada: suporta i protegeix el conversor energètic.
Suport o torre: té la funció d'elevar el rotor.
• Analitza les principals diferències entre els aeromotors i els aerogeneradors.
Els aeromotors són mà quines lentes i amb moltes pales, i els aerogeneradors són molt rà pids i només 2
o 3 pales.
• Explica en un diagrama de blocs les transferències energètiques en un aerogeneradors.
Energia cinètica del vent Energia de rotació Energia elèctrica
• Compara el funcionament dels captadors eòlics d'eix vertical amb els d'eix horitzontal.
Els d'eix vertical no necessiten sistemes d'orientació, però els seus rendiments són molt baixos. En canvi
els d'eix horitzontal poden utilitzar-se per a generadors de baixa potència fins a grans aerogeneradors.
• Què és un parc eòlic? Com els podem classificar?
Els parcs eòlics són les instal·lacions que aprofiten l'energia elèctrica obtinguda amb aerogeneradors i
els poden classificar en:
Instal·lacions no connectades a la xarxa convencional.
Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica.
Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica amb la finalitat de subministrar-li energia.
2
• Explica la funció dels sistemes de control d'un aerogenerador.
Hi ha el control de potència i velocitat del rotor, i s'aconsegueix variant la inclinació de les pales, i per
parar la velocitat de les pales en cas de vent excessiu, disposa de frens. També hi troben el control
d'orientació, que pot ser passiu quan l'orientació s'efectua amb hèlixs laterals, o actiu quan l'encarregat
d'indicar l'orientació és un microprocessador.
• Explica a què és deguda la calor interna de la Terra.
à s aquella part de l'energia interÃ−nseca de la Terra que es manifesta en forma de calor.
• Què són les anomalies geotèrmiques?
Indrets on el flux calorÃ−fic pot ser fins a 10 o 15 vegades més elevat.
• Quines condicions geològiques determinen l'existència d'un jaciment geotèrmic?
Presència a profunditat adient, entre 1000 i 2000 metres, de roques poroses i permeables.
Flux de calor normal o anormal que escalfi l'aquÃ−fer que prové del magma.
Existència d'una capa impermeable.
• Enumera i classifica les principals aplicacions dels jaciments geotèrmics en funció de la
temperatura del fluid extret.
Alta energia: quan la temperatura és superior als 150 ºC i s'utilitzen per a l'obtenció d'energia elèctrica.
Energia mitjana: quan la temperatura està entre 90 i 150 ºC.
Baixa energia: quan la temperatura és inferior als 90ºC. S'utilitza per a calefacció.
• Explica la principal diferència entre les centrals geotèrmiques amb o sense condensador de vapor.
En les de condensador l'aigua fa un cicle que es repeteix i en les centrals sense condensador el vapor s'evacua
directament a l'atmosfera.
• Analitza els avantatges i inconvenients de les centrals geotèrmiques.
Avantatges: Rapidesa de posada a punt.
No contaminen
Inconvenients: Curta vida
Problemes d'obstrucció i corrosió
Lloc de la instal·lació ha de ser concret.
• Per què a la Mediterrà nia no s'han projectat centrals mareomotrius per aprofitar l'energia de les
marees?
3
Perquè quasi no hi ha marea amb tan sols 30 cm de variació.
• Digues quina és la principal caracterÃ−stica de la turbina Straflo.
El generador concèntric dels à leps provoca més rendiment, en no destruir l'alternador el flux d'aigua.
• Raona per què l'energia de les ones és un derivat terciari de l'energia solar.
Perquè l'escalfament desigual de la superfÃ−cie terrestre genera vent, i aquest, en passar per sobre de l'aigua,
genera ones.
• Explica en què es fonamenten la majoria de dispositius que aprofiten l'energia de les ones.
L'ona pressiona sobre un cos que comprimeix un fluid (lÃ−quid o aire) al qual acciona una turbina.
• Raona per què l'energia de les ones es desenvolupa a prop de la costa.
Perquè és el lloc on les ones impacten contra les roques, i per a que no hi hagin grans pèrdues d'energia
al seu transport.
• Explica per què és baix el rendiment de les centrals mareomotrius que aprofiten l'energia
tèrmica dels oceans.
Perquè hi ha poca diferència de temperatures entre el focus calent i el fred.
• Què és la biomassa?
Tota la matèria viva existent en un moment determinat a la Terra.
• Explica breument les principals aplicacions energètiques de la biomassa.
Combustió de la biomassa en una caldera adequada a la producció de vapor que acciona un grup
turboalternador.
Transformació de la biomassa en combustibles gasosos mitjançant procediments bioquÃ−mics.
• Analitza les caracterÃ−stiques dels diferents processos a què se sotmet la biomassa per
transformar-se en combustible.
Processos fÃ−sics: destinats a preparar la biomassa per a l'ús directe com a combustible. Els més
importants són:
- La homogenització o refinat: s'adequa la biomassa a unes condicions de granulometria, humitat o
composició.
- Densificació: consisteix a millorar les propietats de la biomassa.
Processos termoquÃ−mics: la biomassa es sotmet a diverses transformacions en determinades condicions de
pressió i temperatura, per obtenir combustibles sòlids i lÃ−quids.
Processos bioquÃ−mics: la biomassa se sotmet a processos de fermentació.
4
• Indica de manera breu els processos bioquÃ−mics a què se sotmet la biomassa per a l'obtenció del
combustible.
Digestió anaeròbica: consisteix a fer fermentar la biomassa, per obtenir biogà s. En un dipòsit digestor,
s'introdueix la matèria orgà nica que mitjançant bacteris es converteix en metà i anhÃ−drid carbònic.
La duració depèn de la temperatura.
Fermentació aeròbica o alcohòlica: s'obté bioalcohol per a la fermentació, en presència de l'oxigen
de l'aire, de materials orgà nics rics amb sucres i midons.
• Raona per què per a la producció d'energia elèctrica a través de la biomassa s'utilitzen,
generalment, plantes de cogeneració.
Perquè la biomassa és un subproducte del procés industrial i produeix poca energia.
• Explica les causes que han afavorit l'increment dels RSU.
Cada cop hi ha més contaminació i es refà el medi natural.
• Analitza els avantatges i inconvenients dels procediments per la eliminació de RSU.
Avantatges: Desapareix la olor, no dona un impacte mediambiental.
Inconvenients: Contaminació dels pous a causa de la lixiviació .
• Des del punt de vista mediambiental, quins són els procediments d'eliminació més adequats? Per
què?
Combinar processos de recollida selectiva amb reciclatge i compostatge, i en limitar les opcions
d'incineració i d'abocament pels rebuigs residuals dels processos anteriors.
• Quins són els sistemes de valoració energètica dels RSU?
Recuperació de biogàs en els abocadors. Recuperació d'energia a les incineradores.
Activitats finals
• Descriu breument els beneficis que comporta la utilització d'energies renovables.
Reducció de les emissions de CO2.
Aprofitament de recursos autòctons.
Crea llocs de treball i de nous pols d'activitat econòmica.
Protecció de l'entorn natural.
Disponibilitat de noves fonts d'energia en el medi rural.
Suport als centres de recerca, investigació, etc.
Afavorir el reequilibri territorial.
5
• Explica els avantatges i els inconvenients que comporta la utilització de l'energia solar.
Avantatges: és una font d'energia neta, gratuïta, inesgotable i disponible tots els dies de l'any.
Inconvenients: La radiació arriba dispersa i inconstant
S'ha de transformar en el moment.
Són necessaris grans sistemes de captació.
Inversió inicial elevada.
• Quins sistemes d'aprofitament solar es poden utilitzar per a l'obtenció d'energia elèctrica?
Via tèrmica: consisteix en la transformació de la radiació solar en energia tèrmica.
Conversió fotovoltaica: la radiació es transforma directament en energia elèctrica.
• Investiga les aplicacions tecnològiques de les altes temperatures obtingudes en un forn solar.
Per a investigacions que requereixen temperatures elevades.
• Esbrina quins són els elements que formen un instal·lació fotovoltaica no connectada a la xarxa
elèctrica comercial, i explica'n la funció de cada element.
Marca d'alumini: és el suport de tota la placa.
Encapsulat: silici
Cèl·lules fotovoltaiques: capten l'energia solar
Born de connexió
Connexió cèl·lules: material semiconductor que fa llum
Coberta posterior: tapa
Coberta de vidre: efecte hivernacle.
• Investiga què s'entén per eficiència o performance ratio d'una captació fotovoltaica.
Fracció de la calor absorbida per una mà quina tèrmica que es convertida en treball.
• Investiga en què es fonamenten els sistemes de seguiment que utilitzen els captadors solars.
Són mecanismes que estan controlats per un microprocessador, sempre busquen la perpendicular amb els
raigs del Sol, de manera que s'aprofita al mà xim la radiació solar.
• Busca informació sobre els aerogeneradors d'eix vertical.
Els seus sistemes són inferiors als d'eix horitzontal.
6
No necessiten els sistemes d'orientació.
Els més significatius són: Savonius, Giromill i Darrieus.
• Quins són els factors que determinen la ubicació d'un parc eòlic?
Vent superior als 6 m/s i ha de bufar com a mÃ−nim 2500 hores a l'any.
• Informa't de les principals indústries dels sector eòlic de Catalunya i de la seva gamma de
fabricació.
Roses (Empordà ) = 550 kW
Baix Ebre (27 generadors de 150 kW) = 4050 kW.
Pròximament a la Teixeta = 42000 kW.
• Quines són les condicions geològiques que determinen la presència d'un jaciment geotèrmic?
Presència, a profunditat adient de roques poroses i permeables.
Flux de calor que pugui escalfar l'aquÃ−fer.
Existència d'una capa impermeable que actuï de cobertor.
• Investiga quina és la influència de les plaques tectòniques en la formació de jaciments
geotèrmics.
La seva distribució i zona d'influència determinen les anomalies geotèrmiques.
• Compara les diferents formes d'aprofitament de d'energia dels mars i oceans.
L'energia de les marees: el distint nivell de les marees al mar es que per mitjà de les turbines produeixi llum
(la marea es produïda per la Lluna).
L'energia de les ones: el moviment de les ones produïdes per l'escalfament desigual de la Terra que produeix
el vent i aquest mou el mar.
L'energia tèrmica dels oceans: en les fosses marines hi ha 1 o 2 ºC de temperatura i a la superfÃ−cie de 15
a 25 ºC. Amb etanol s'evapora amb poca calor es fa circular per un circuit que fa moure una turbina.
• Busca un dispositiu per a l'aprofitament de l'energia de les ones, diferents dels que s'ha exposat.
Lleva o paleta oscil·lant de Salter.
Boia de Masuda.
Cilindre oscil·lant de Bristol.
• En què consisteix el projecte de central mareomotrius “Olas 2000”.
En construir una central experimental a la costa atlà ntica.
7
• Investiga quin aprofitament energètic es fa de la biomassa a al teva comarca.
S'utilitza com a combustible i representa una energia primà ria normal.
• Explica quins productes s'obtenen de la piròlisis o destil·lació seca de la biomassa.
Gas pobre d'elevat nivell energètic i una part lÃ−quida.
• Explica en què consisteix el compostatge de la matèria orgà nica dels RSU, i investiga les seves
aplicacions.
Consisteix en la separació de la matèria orgà nica de la resta de residus, i del seu tractament mitjançant
processos de fermentació aeròbics per obtenir el compost, un producte apte per aplicacions com ara
l'agricultura, jardineria, ...
• Busca informació del tractament que es realitza en els fums i gasos obtinguts en la combustió de les
plantes incineradores.
Aprofiten l'energia tèrmica dels gasos i fums per generar electricitat, amb potència d'uns 50 MW.
70
8