Centrals elèctriques

1. Introducció:
• Producció de la energia elèctrica
b)Centrals elèctriques
Les centrals utilitzen alguna forma d´energia que acostumen a transformar
en energia mecànica i aquesta, alhora, en electricitat per mitjà d´un generador.
Segons la font d´energia utilitzada, una central elèctrica pot ser hidroelèctrica, mareomotriu, tèrmica, nuclear,
geotèrmica, eòlica, heliotèrmica o fotovoltaica. Al seu torn, i dependent de l´origen, les fonts d´energia també
es classifiquen en renovables i no renovables.
2. Diferents tipus de centrals i transformacions energètiques que produeixen.
3. Elements fonamentals de les centrals elèctriques.
Explica las fig.3 i 4 i dibuixa−les.
La turbina d´una central elèctrica és un dispositiu mecànic capaç de convertir l´energia cinètica de
l´aigua, el vapor, el gas o l´aire en moviment de rotació.
L´alternador és el generador d´electricitat que s´usa generalment. Produeix
un corrent i consta de dues parts: l´estractor i el rotor.
−L´ estator és una armadura metàl·lica fixa proveïda d´un enrotllament
de fil de coure en el seu interior.
−El rotor, situat a l´interior de l´estator i proveït d´electroimants, pot girar
al voltant d´un eix.
Quan el rotor gira a gran velocitat, en els fils de l´estator es produeix un corrent induït que proporciona
al generador la força electromotriu. En
les centrals elèctriques, aquest moviment del rotor s´aconsegueix utitzant
els diferents tipus d´energia mecànica que proporciona la turbina.
Els alternadors de les centrals generen corrents elèctrics a una tensió que oscil·la entre 10 000 i 20 000
V. Per facilitar−ne el transport, aquesta tensió es fa passar per un transformador i s´eleva a valors
compresos entre 110 000 V i 380 000 V per reduir pèrdues d´energia durant el transport. Mitjançant les
línies d´ alta tensió, l´electricitat és transportada a les localitats de consum. Transformadors successius
disminueixen el voltatge fins a 380 V, 220 V o 125 V, que són lesa tensions utilitzades ordinàriament.
4. Denvolupa amb explicacions les centrals.
1
Central hidroelèctrica
Per instal·lar una central hidroelèctrica s´ha de construir una presa en el cabal d´un riu i crear un
embassament. L´aigua embassada té energia potencial que es pot convertir en energia cinètica en fer−la
descendir per la canonada fins al nivell de la presa. L´energia hidràulica és renovable, no contamina i permet
en gran mesura l´autoproveïment en els països on l´aigua no escasseja. Els embassaments, de vegades
enormes, han submergit terres cultivables i han desplaçat pobles sencers, ha representat, algunes vegades, un
greu impacte mediambiental.
Son mes freqüents trobarles als estanys del Pirineus i capçaleres dels rius.
Central mareomotriu
Les centrals mareomotriu aprofiten la diferència de nivell d´aigua del mar entre la plenamar i la baixamar. Per
fer−ho, es construeix un dic a l´estuari d´un riu o port natural. Durant la plenamar es permet l´entrada d´aigua
del mar a través de les recloses a l´interior de la desembocadura del riu. Quan baixa la marea, l´aigua torna a
sortir. A les recloses hi instal·lades turbines reversibles connectades als alternadors, on s´obté energia
elèctrica. Aquest dispositiu permet d´aprofitar l´energia tant a l´entrada com a la sortida de l´aigua. Per
desallotjar l´aigua es fa passar per unes conduccions on hi ha les turbines i els alternadors i s´obté energia
elèctrica.
La construcció de centrals mareomotrius requereixen badies en les quals aixecar el dic sigui tècnicament
factible i on el desnivell entre la plenamar i la baixamar sigui de 6 m com a mínim.
La capacitat de producció d´energia es limitada; el tipus d´energia es renovable i no contaminant; això
comportarà del tancament d´amplies badies o l´estesa de quilometres de costa artificial.
Central geotèrmica
El funcionament de les centrals geotèrmiques es basa en la diferència de temperatura que hi ha en el exterior
de l´escorça terrestre i les capes més internes.
Per obtenir energia elèctrica 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 calor que ascendeix a la superfície per altra
canonada.
Dins l´intercanviador, el vapor sobreescalfat cedeix la seva calor a un fluid, el freó; fa que es vaporitzi i
retorna a l´interior de la Terra per tal de repetir el cicle.
El freó vaporitzar és conduït a la turbina per fer−la girar. Posteriorment, es liqua en el condensador i passa un
altra vegada a l´evaporador.
L´ inconvenient més important d´aquest tipus de centrals rau en la necessitat de fer servir tecnologia avançada
i en la localització de punts calents que tinguin un accés relativament fàcil des de la superfície.
A l´Estat espanyol, l´energia geotèrmica s´utilitza solament en els balnearis i per al subministrament d´aigua
calenta als habitatges.
Les zones amb més potencials són Catalunya, Andalusia, Galícia, Madrid, Burgos i sobretot les Canàries.
Central eòlica
2
Les centrals eòliques aprofiten l´energia cinètica del vent per fer girar un rotor proveït d´una gran hèlice
situada a la part de dalt d´una torre.
El moviment de l´ hèlice fa girar, el seu torn, un eix connectat a l´alternador. Un rectificador converteix el
corrent altern generat en corrent continu. Mitjançant uns conductors el corrent carrega unes bateries
d´acumuladors.
S´aconsegueix de convertir en energia cinètica del vent en energia mecànica.
Les centrals eòliques no produeixen residus ni contaminen l´aire. Segons la grandària de la instal·lació i la
seva situació, produeix una sèrie d´alteracions en el medi físic, com ara impacte sobre les aus, impacte visual,
soroll i erosió.
La central més gran de l´Estat espanyol i d´Europa és la dels Parques Eólicos de Tarifa, de 30 MW, que
disposa de 90 torres.
Central tèrmica
Una central tèrmica converteix l´energia química d´un combustible en energia elèctrica.
La combustió d´aquests productes produeix calor, que es fa servir per escalfar l´aigua continguda en una
caldera. L´aigua bull i produeix vapor que, a alta pressió, adquireix l´energia suficient per moure una turbina
de vapor que, al seu torn, acciona el rotor de L´alternador elèctric.
Després d´accionar la turbina, el vapor d´aigua es refreda en un condensador i dins les torres de refrigeració,
des d´on torna a la caldera per repetir el cicle. Els recursos hidroelèctrics són limitats. La contaminació
atmosfèrica que produeix l´emissió de residus sòlids i gasosos procedents de la combustió i la contaminació
terrestre provocada per l´eliminació de deixalles d´origen químic.
Dins l´ Estat espanyol hi ha nombroses centrals tèrmiques distribuïdes per tot el territori peninsular i insular.
Les centrals de carbó més potents són les de Puentes de García Rodríguez (La Corunya) amb 1400 MW de
potència ; Compostilla (Lleó), de 1312 MW, i Terol, amb 1050 MW de potència. Algunes centrals de fuel
tenen un sistema d´alimentació de combustible que els permet de funcionar també amb gas natural. Les més
importants són les Castelló de la Plana, de 1083 MW, i la Santurtzi (Biscaia), de 936 MW.
Central nuclear
Una central nuclear té el mateix principi de funcionament que una central tèrmica: aprofitar l´energia d´un
combustible; la calor que necessària es
genera per mitjà d´una reacció nuclear en un reactor. La fissió nuclear de l´urani allibera enormes quantitats
d´energia. L´aigua que conté la caldera s´escalfa fins a aconseguir el punt d´ebullició i el vapor produït
acciona les turbines, acoblades als generadors elèctrics. El vapor es liqua al condensador i passa una altra
vegada a la caldera. L´aigua de refrigeració
està totalment separada de l´aigua radioactiva de la caldera. Les centrals nuclears han resultat ser
antieconòmiques, en gran part a causa de la necessitat d´establir sistemes de seguretat complexos per evitar
catàstrofes de conseqüències greus. Plantegen un problema difícil de solucionar: l´eliminació dels residus
radioactius.
Central heliotèrmica
3
La central heliotèrmica aprofita la reflexió de la llum del Sol en uns miralls reflectors plans amb orientació
automàtica.
A les centrals es col·loca un elevat nombre d´heliòstats. Els feixos lluminosos reflectits s´orienten en un punt
de la caldera situada sobre la torre.
La calor produïda escalfa un fluid portador de la calor. Aquest fluid transmet la calor en un altre fluid que es
converteix en vapor en el generador de vapor.
Posteriorment, passa per l´aerocondensador, es refreda i retorna al generador de vapor per tancar el circuit.
Les centrals heliotèrmiques no contaminen el medi ambient, aprofita l´energia solar que arriba al terra i la
converteixen en energia elèctrica.
El seu inconvenient és la gran quantitat d´energia que es perd durant el procés de transmissió de calor d´un
fluid a un altre. A l´Estat espanyol hi ha tres centrals d´investigació a la Plataforma Solar d´Almeria. Dues
tenen una potència de 0.5MW i la tercera, d´1.2MW. A la Catalunya Nord (Targasona), funciona una central
de torre amb 200 heliòstats que té una potencia nominal d´1MW.
Central solar fotovoltaica
La central solar fotovoltaica és l´única que aprofita directament la llum del sol i la transforma en electricitat.
S´estenen estructures o plafons amb cèl·lules fotovotaiques sobre una gran superfície de terreny. Les cèl·lules
poden anar connectades en sèrie o en sèrie/paral·lel.
El corrent elèctric és continu i amb aquest corrent es carreguen els acumuladors de la central.
Igual com en el cas de les centrals eòliques, en la central mateixa disposa d´una font auxiliar d´energia que
permet la regulació del consum.
No obstant això, la producció d´energia solar encara és aproximadament 6 vegades més cara que l´energia
produïda per carbó, encara que ara fa una dècada era 18 vegades més cara. La de San Agustin de Guadalix
(Madrid) i la de l´illa de Tabarca (Alacant), de 100KW cadascuna.
Darrerament s´ha inaugurat una nova central fotovoltaica a La Puebla de Montalbán (Toledo), considerada
com la més moderna del món.
5. Explica la biomassa
Tots els subproductes amb un origen biològic constitueixen l´anomenada biomassa.
La biomassa, u recurs molt abundant en la natura i va ser l´energia més utilitzada per l´ésser humà fins la
aparició dels combustibles fòssils.
Però la tecnologia actual permet d´anar més enllà del pur aprofitament dels residus generats en els processos
de producció, i s´orienta principalment a la generació de combustibles i a la comercialització de l´energia
elèctrica produïda.
A més, l´impacte mediambiental derivat de la seva producció és mínim, comparat amb altres sistemes de
tractament tèrmic.
4
Per obtenir energia a partir de la biomassa es fan servir processos físics, s´asseca i es redueix la mida dels
residus per obtenir combustible sòlid.
En els bioquímics, es fa fermentar la biomassa i s´obté metà o etanol.
El procés tèrmic és el més interessant de tots. Consisteix a sotmetre la biomassa a temperatures elevades amb
una quantitat d´oxigen limitadfa, la qual cosa es provoca la descomposició de la matèria orgànica.
5