Energies alternatives

Les energies renovables o energies alternatives són fonts d’energia que es renoven de forma continuada i permanent. Representen l’alternativa al ús dels combustibles fòssils.

L'interès de les energies renovables ve donat principalment per factors com:

  • disminuir la dependència energètica dels combustibles fòssil. (no autòctons)
  • reduir l'impacte ambiental que comporta la utilització de combustibles fòssils.

El govern català te previst un pla per augmentar l’ús de les energies renovables
El pla té per objectiu arribar al 9,5% d’us d’energies renovables en el 2015.

Es consideren energies renovables:

Informació important sobre les energies renovables http://www.icaen.net

Energia solar
El Sol és una estrella petita. Formada per aproximadament un 70%% hidrogen, un 27% d’heli i la resta per carboni i altres elements de la taula periòdica.
Té una massa 334000 vegades la de la Terra que es troba a una distància d’uns 150 milions de Km de la Terra.
En el Sol s’estan produint constantment reaccions nuclears de fusió, que proporcionen una gran quantitat d’energia.

La cara il·luminada de la Terra rep aproximadament 1000 W/m2

L'energia solar arriba a la Terra en forma de radiació electromagnètica.

  • 40% radiació visible que gràcies a la fotosíntesi genera l'oxigen i la biomassa.
  • 57% radiació infraroja que genera l'energia tèrmica.
  • 3% de radiació ultraviolada.

La majoria de les energies renovables i no renovables són d'origen solar.

Formes d'aprofitament de l'energia solar:

Energia solar tèrmica. Aprofita la fracció infraroja de la radiació solar.

  • sistemes actius a base de captadors solars tèrmics de baixa, mitja i alta temperatura.
  • sistemes passius aprofiten la radiació de manera natural, són el fonament de l'arquitectura bioclimàtica.

Energia solar fotovoltaica converteix directament la radiació solar en energia elèctrica.


Energia solar tèrmica

Captador solar tèrmic (aprofitament de baixa temperatura)

El captador pla és el sistema més utilitzat, aprofita l'efecte hivernacle per escalfar aigua per ús sanitari, calefacció o escalfament de piscines.

El sistema consta de :

  • Captador solar pla.
  • Dipòsit acumulador
  • Sistema de distribució i consum

El sistema pot ser per circuit obert s'escalfa directament l'aigua de consum i circuit tancat on l'aigua de consum s'escalfa indirectament per mitja d'un intercanviador de calor.

Sistemes passius

L'arquitectura bioclimàtica busca el confort i l'estalvi energètic mitjançant la millor orientació de l'edifici i la disposició d'elements arquitectònics per aprofitar al màxim la radiació solar per escalfar i generar una ventilació forçada de l'edifici.

Energia solar tèrmica de mitja i alta temperatura

Són sistemes on la radiació solar és concentrada amb la finalitat d'aconseguir altes temperatures. Aquests sistemes permeten generar el vapor que acciona el turboalternador i per tant generar electricitat. Un dels elements característics de aquest sistemes són els heliòstats, miralls orientables capaços de seguir el moviment del sol.


Energia solar fotovoltaica

Converteix la radiació solar en energia elèctrica mitjançant l'utilització de cèl·lules fotovoltaiques o cèl·lules solars.

Les cèl·lules fotovoltaiques estan constituïdes per una làmina de semiconductor normalment de silici.

Els sistemes fotovoltaics poden ser

autònoms utilitzat generalment en sistemes de baixa potència: habitatges allunyats, senyalització, enllumenat, etc.

Sistemes connectats a la xarxa elèctrica, on l'energia s'injecta total o parcialment a la xarxa elèctrica. Poden ser sistemes integrats en els edificis i on l'energia produïda satisfà part de la demanda energètica i en moment de baix consum cedeix l'energia produïda a la xarxa elèctrica.


Energia eòlica

Aprofita l'energia del vent. El vent és un afecte derivat de l'escalfament desigual de la superfície terrestre. Per aprofitar l'energia del vent s'utilitzen els molins de vent o tècnicament aeroturbines.

Aeromotors són màquines lentes constituïdes per nombroses pales. Són de baix rendiment i s'utilitzen bàsicament per bombar aigua de pous.

Aerogeneradors. Són màquines que transformen l'energia del vent en electricitat. Poden instal·lar-se individualment o agrupats e parcs eòlics. Hi ha aerogeneradors de diferents dimensions i amb potències des de 25 kW fins a 1MW.

Tipus de aerogenerador:

  • Aerogeneradors d'eix horitzontal, són els més habituals disposen de tres pales tot i que hi ha models d'una o dues pales, les pales tenen un perfil similar a l'hèlix d'un avió i s'orienten en la direcció del vent mer mitja d'un sistema d'orientació actiu accionat mecànicament o passiu quan l'orientació ve donada per la mateixa forma o pannells.
  • Aerogenerador d'eix vertical, són mes simples, no necessiten sistemes d'orientació i tenen rendiments menors.
    • Savonius
    • Giromill
    • Darrieus

Els aerogeneradors poden treball de forma autònoma o connectats a la xarxa elèctrica.

Els parcs eòlics són agrupacions de aerogeneradors de gran potència que subministren energia a la xarxa general.


Biomassa

Des del punt de vista energètic la biomassa és aquella matèria d'origen vegetal o animal susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.

L'origen de la biomassa:

  • explotacions agrícoles i ramaderes.
  • Residus sòlids urbans
  • Fancs de les depuradores

La conversió de biomassa en combustible es fa mitjançant processos: físics, biològics i tèrmoquímics.

Processos físics: són tractaments de preparació de la biomassa pel seu aprofitament energètic posterior.

  • Homegeneïtzació o refinat: consisteix en triturar la biomassa i seleccionar-la segons la composició.
  • Densificació: consisteix en la fabricació de pèl·lets i briquetes per facilitar-ne el transport i emmagatzematge, en aquest procés s'obté un oli vegetal susceptible de ser transformat en biodiessel.

Processos termoquímics: consisteixen en sotmetre la biomassa a determinades condicions de temperatura i pressió, per obtenir combustibles sòlids, líquids i gasosos.

  • Combustió: tractament que permet l'aprofitament de l'energia tèrmica de la biomassa.
  • Pirolisi: tractament tèrmic entre 500ºC i 800ºC amb absència d'oxigen. Permet l'obtenció d'una part sòlida (carbó) unes parts líquides i gasoses que donaran lloc a combustibles com el biodiessel.
  • Gasificació: tractament similar a la pirolisi però on la quantitat d'oxigen és controlada. El resultat és un gas anomenat gas pobre d'alt poder calorífic.

Processos bioquímics: consisteix en la fermentació de la biomassa per digestió anaeròbica o fermentació aeròbica.

  • Digestió anaeròbica, en aquest procés la biomassa es dipositada en dipòsits on amb l'absència d'oxigen i mitjançant l'acció de bacteris es degrada la matèria orgànica. El procés allibera gas combustible, biogas, amb una elevada proporció de metà.
  • Fermentació aeròbica o alcohòlica: permet l'obtenció de bioalcohol o etanol per la fermentació de residus agrícoles amb alt contingut de midó i sucre. L'etanol es un substitutiu de les gasolines.


Minihidràulica

Les centrals hidroelèctriques aprofiten l'energia potencial i cinètica de l'aigua per convertir-la en electricitat. Quan aquestes central són de petita potència es parla de centrals minihidrauliques, aquestes a diferencia de les grans centrals hidroelèctriques tenen un impacte ambiental escàs.

Elements d'una central minihidraulica:

  • Presa o embassament de captació
  • Canal de derivació
  • Cambra de carrega
  • Canonada forçada
  • Turbina i alternador
  • Canal d'aforament

Aplicacions de les centrals minihidràuliques

  • Producció d'electricitat destinada a la xarxa general
  • Electricitat per consum propi per una indústria
  • Electrificació rural.