Recursos energètics/Generació
Generadors. Tipus
modifica
Els generadors elèctrics són dispositius capaços de convertir qualsevol energia en energia elèctrica. Generalment s'empren per a transformar energia mecànica en energia elèctrica. Aquestes transformacions que realitzen els transformadors s'aconsegueixen per l'acció d'un camp magnètic sobre els conductors elèctrics disposats sobre una armadura. Altre tret dels generadors és la diferència de potencial elèctric que n'hi ha entre dos dels seus borns.
Els generadors elèctrics es poden classificar en: generadors primaris i generadors secundaris.
- Els generadors primaris: converteixen energia de qualsevol tipus en energia elèctrica de forma directa, és a dir, aquest tipus de generadors tenen la característica que totes les inversions que realitzen, les executen sense perdre energia en el procés de transformació. Exemples de generadors primaris són els dinamos o alternadors.
- Els generadors secundaris: converteixen en energia elèctrica qualsevol tipus d'energia, però no ho fa instantàniament com ho fan els generadors primaris, sinó que primer emmagatzemen l'energia i una vegada la tenen emmagatzemada la converteixen a energia elèctrica. Els generadors secundaris més comuns són: les piles o les bateries recarregables.
A part d'aquesta classificació, els generadors també es poden classificar segons la procedència de l'energia amb què són alimentats, és a dir, es classifiquen a partir de l'energia que transformen inicialment. Per tant, distingim:
- Generadors fotovoltaics: són generadors que mitjançant plaques fotovoltaiques transformen energia solar en energia elèctrica. Les plaques solars estàn formades per un conjunt de cel·les fotovoltaiques que en rebre radiació solar s'exciten, provocant salts electrònics i una petita diferència de potencial, formant així electricitat. Els sistemes fotovoltaics connectats a xarxa no requereixen de cap sistema d'acumulació d'energia (bateries), perquè tota energia produïda per les plaques s'injecta en la xarxa per evitar que es perdi l'energia generada quan els acumuladors estan plens. L'electricitat generada pel sistema fotovoltaic depèn fonamentalment del tipus i quantitat de mòduls instal·lats, de la seva orientació i inclinació, i de la radiació solar que els arribi, així com del rendiment de la instal·lació. La potència nominal dels seus mòduls (en watts) ens indica l'energia que produiran al migdia d'un dia assolellat. Per exemple un mòdul de 40Wp de potència nominal produirà 40Wh. Altre factor a tenir en compte és el manteniments dels mòduls fotovoltaics, aquests com que es troben connectats a xarxa tenen un manteniments mínim, només de caràcter preventiu, el seu manteniments no necessita el recanvi de peces sotmeses a desgast ni canvi de peces, ni lubrificació... Només requereix assegurar que cap element faci ombra als mòduls i assegurar-se que els mòduls es troben nets, encara que la pluja s'encarrega de fer-ho. En aquestes instal·lacions també existeix el risc de formar-se un curtcircuit, per evitar-ho existeixen dispositius com les magneto tèrmics, diferencials, derivacions a terres, aïllants, etc.
- Generadors químics: són un tipus de generadors molt comuns, exemples de generadors químics són les piles elèctriques. Aquests transformen energia produïda en reaccions químiques en energia elèctrica capacitada per tenir diferència de potencial als seus pols o borns. Un exemple de generador químic és la pila de zinc-carboni, aquesta al seu interior realitza una reacció química que li provoca al fi un corrent, altre tipus de generador químic són les piles de combustible, aquestes realitzen reaccions químiques amb substàncies introduïdes des de l'exterior, la pila combustible més comú està fabricada per una reacció entre hidrogen-oxigen. El treball es produeix mentre hi hagi flux dels reactius. Les piles combustible són molt útils com a fonts d'energia en llocs remots, com per exemple una nau espacial, estacions meteorològiques allunyades, parcs grans, localitzacions rurals i en certes utilitzacions militars. Un sistema amb cel·la de combustible que funciona amb hidrogen pot ser compacte, de pes lleuger i no té cap peça mòbil important.
- Generadors electromagnètic: són altre tipus de generadors diferents als químics o fotovoltaics. Aquest tipus de generadors es basen en el fenomen de la inducció electromagnètica. Quan un conductor tancat es fa girar a l'interior del camp magnètic amb un imant es genera a l'interior del conductor una diferència de potencial amb la capacitat suficient de crear corrent elèctric. Aquest tipus de generador es també denominat alternador. Aquest generador és molt sovint a les centrals elèctriques, on l'energia dels alternadors s'empra per moure bobines que pugen generar una quantitat major de corrent.
Transformació
modifica
La Transformació de l’Energia abasta totes les activitats consistents en la conversió d’energia primària en energia final, apta per al seu ús en els sectors consumidors finals.
L'energia es va perdent des de la central elèctrica fins a cada llar de la ciutat per:
- RESISTIVITAT: Que provoca que el corrent elèctric no arribi amb la mateixa intensitat a causa de l'oposició que presenta el conductor al pas del corrent. La resistència que oferix el cable depèn del seu: Diàmetre o àrea de la secció transversal. (La conductividad disminuïx al disminuir el grossor del cable (a major diàmetre, menor nombre del cable) -Material amb que està fet -Longitud. (La conductividad d'un cable és inversament proporcional a la longitud i la resistència és directament proporcional a la longitud.) -Canvis de temperatura que sofreix. A pas del corrent, (la resistividad es veu incrementada lleugerament a l'augmentar la seva temperatura.)
- CAPACITANCIA: Perquè a mesura que es transfereixi més càrrega al conductor, el potencial del conductor es torna més alt, el que fa més difícil transferir-li més càrrega. El conductor té una capacitancia determinada per a emmagatzemar càrrega que depèn de la grandària i forma del conductor, així com del seu mitjà circumdant.
Transport
modifica
La xarxa de transport d'energia elèctrica és una de les diverses parts del sistema de subministrament elèctric. Aquesta part del procés, té com a objectiu fer arribar fins als punts de consum l'energia generada a les centrals elèctriques.
Per a poder realitzar aquest transport, els nivells d'energia han de ser transformats, augmentant el nivell de tensió, i per tant, reduint-se la intenstitat, reduint així les pèrdues provocades per l'efecte Joule. Per aquest motiu, existeixen subestacions amb transformadors que eleven el voltatge.
En una central hidroelèctrica, l'aigua que cau d'una presa fa girar turbines que impulsen generadors elèctrics. L'electricitat es transporta a una estació de transmissió, on un transformador converteix la corrent de baixa tensió en una corrent d'alta tensió. La electricitat es transporta per cables d'alta tensió a les estacions de distribució, on es redueix la tensió mitjançant transformadors fins a nivells adequats per als usuaris. Les línies primàries poden transmetre electricitat amb tensions de fins 500.000 volts o mes. Les línies secundàries que van a las vivendes tenen tensions de 220 o 110 volts.
El desenvolupament actual dels rectificadors d'estat sòlid per a alta tensió fa possible una conversió econòmica d'alta tensió de corrent alterna a alta tensió de corrent continua per a la distribució d'electricitat. Això evita pèrdues inductives i capacitatives que es produeixen en la transmissió de corrent alterna.
Les línies emprades en el transport, són línies trifàsiques, i les pèrdues de potència es poden calcular amb:
P= 3RL x I2 = 3p x L x I2 / s
Una xarxa de transmissió empra voltatges de 220kV i superiors, denominats alta tensió, de 40kV.
Distribució
modifica
L'energia deu ser transportada des del lloc d'extracció fins als centres de transformació i d'aquí es distribuïx als centres de consum (indústries, centrals, o petits consumidors). Els diferents tipus de transport i distribució utilitzats depenen del tipus d'energia.
Xarxa de Distribució de l'Energia Elèctrica
modificaLa Xarxa de Distribució de l'Energia Elèctrica o Sistema de Distribució d'Energia Elèctrica és un subsistema del sistema elèctric de potència la funció és el subministrament d'energia des de la subestació de distribució fins als usuaris finals (mesurador del client). Els elements que conformen la xarxa o sistema de distribució són els següents: Subestació de Distribució de casetes: conjunt d'elements (transformadors, interruptors, seccionadors, etc.) La funció és reduir els nivells d'alta tensió de les línies de transmissió (o subtransmisión) fins a nivells de mitja tensió per a la seva ramificació en múltiples sortides.
- Circuit Primari
- Circuit Secundari