Recursos energètics/Transformacions
Introducció
modificaLes fonts d'energia renovables són aquelles que si s'esgotaren no seria possible la vida i els recursos d'energia no renovables es consumirien més ràpidament del que es produeixen.
Principals recursos energètics i la seva utilització:
El Vent
modifica
El vent és el moviment de l'aire de la atmosfera, i s'origina per les diferències de temperatura a distintes zones atmosfèriques i per la rotació terrestre.
El vent és la font d'energia de la qual s'obté energia eòlica. L'ésser humà ha usat i usa l'energia eòlica directament per produir moviment, per exemple, en els velers o molins de vent. Però avui dia, l'ésser humà l'utilitza també per fabricar energia elèctrica.
L'energia eòlica es transforma en elèctrica a les centrals eòliques. Una central eòlica o parc eòlic és un lloc on s'instal·len aerogeneradors; les pales o aspes d'aquests aparells es mouen amb el vent, fent que es moguin, i al seu torn, les turbines del generador que hi ha al seu interior. Així es produeix energia elèctrica.
Principals avantatges:
- És una font d'energia inesgotable.
- És neta i gratuïta.
Principals inconvenients:
- És discontínua (no sempre hi ha vent)
- Provoca un impacte ambiental (ocupació de terreny, canvis en el paisatge, etc.)
El Sol
modifica
Anomenem energia solar a aquella que arriba a la Terra en forma de radiació electromagnètica provinent del Sol.
Actualment utilitzam l'energia solar directament en diversos sistemes de calefacció i també per produir energia elèctrica. La producció d'energia elèctrica pot realitzar-se per via tèrmica, aprofitant la radiació solar per posar en ebullició un líquid del qual el seu vapor mourà les turbines d'un generador d'electricitat. O també, per via fotovoltaica, en el qual l'energia solar es transforma directament en energia elèctrica. Els llocs on es realitza la transformació de l'energia solar en energia elèctrica s'anomenen centrals solars.
Principals avantatges:
- És una font renovable. El Sol seguira emetent energia almenys durant 5.000 milions d'anys.
- És gratuïta
- És neta, no produeix residus contaminants.
Principals inconvenients:
- És intermitent. El Sol es pon per la nit i redueix la seva potencia en els dies nuvolats.
- Per a la seva transformació en energia elèctrica es necessària una tecnologia que, per el moment, es cara i té poc rendiment.
L' aigua
modifica
L'aigua embassada a certa altura té una energia potencial, si està en moviment obté una energia cinètica. Aquestes energies són l'origen de l'energia hidràulica. Aquesta energia no es sol utilitzar directament, sinó que es transforma en energia elèctrica en les denominades centrals hidroelèctriques. Aquestes solen estar associades a grans embassaments, o aprofitant petits corrents d'aigua, com a les anomenades minicentrals hidràuliques.
En aquestes centrals, el moviment de l'aigua s'utilitza per moure les turbines d'un generador. Així, es converteix la energia cinètica de l'aigua en energia elèctrica.
Principals avantatges:
- És una font d'energia inesgotable.
- És neta i gratuïta.
Principals inconvenients:
- En períodes de sequera hi ha menys aigua embassada.
- La creació d'embassaments provoca impacte ambiental.
Combustibles Fòssils
modifica
Són combustibles fòssils el carbó, el petroli i el gas natural. Aquests provenen de restes de éssers vius soterrats fa milions d'anys, què es transformen sota condicions adequades de pressió i temperatura.
Els combustibles fòssils es poden utilitzar directament, cremant-los per produir calor i moviment, en forns, estufes, calderes i motors. També es poden usar per a obtenir electricitat en les centrals tèrmiques o termoelèctriques. En aquestes, amb el calor generat en cremar aquests combustibles s'obté vapor d'aigua que, conduït a pressió, posa en funcionament un generador elèctric.
El principal inconvenient és que aquests recursos s'esgotaran aviat, i el seu ús produeix una gran emissió de gasos que contaminen l'atmosfera.
L' urani
modificaL'urani (U) és un element químic capaç de produir energia a partir de la fissió nuclear.
L'energia nuclear s'utilitza per produir electricitat a les centrals nuclears. La forma de producció és molt pareguda a de les centrals termoelèctriques, encara que el calor no es produeix per combustió, sinó per la fissió de l'urani.
Els seus principals inconvenients: genera residus radioactius molt perillosos; pot produir greus catàstrofes ambientals.
Principals aparells transformadors d'energia
modifica
Dinamo
modificaLa Dinamo va ser el primer generador elèctric capaç de produir potència elèctrica a partir d'energia mecànica, i és encara el generador més important pel que fa al seu ús durant el segle XXI. La dinamo utilitza l'electromagnetisme per convertir la rotació mecànica en electricitat, en forma de corrent continu.
Motor elèctric
modifica
Un motor elèctric és una màquina elèctrica que transforma energia elèctrica en energia mecànica per mitjà d'interaccions electromagnètiques. Alguns dels motors elèctrics són reversibles, poden transformar energia mecànica en elèctrica funcionant com a generadors. Els motors elèctrics de tracció usats en locomotores realitzen freqüentment les dues funcions.
Aquests motors són molt usats a instal·lacions industrials, comercials i particulars. Poden funcionar connectats a una xarxa de subministrament elèctric o a bateries. Així, en automòbils es comencen a utilitzar vehicles híbrids per aprofitar els avantatges d'ambdós.
Pila de combustible
modificaUna pila de combustible, o també anomenada cel·la de combustible, és un generador electroquímic d'energia en el qual s'obté energia elèctrica a partir d'una reacció química, que només es produeix en un determinat sentit i a la qual els reactius (combustible o oxidant) es troben a l'exterior de la pila. El treball es produeix mentre hi hagi flux dels reactius.
Turbina
modificaLa Turbina és una turbomàquina formada per unes aspes unides a un eix que giren quan reben un fluid com l'aigua, gas o vapor, a molta pressió. Les turbines transformen l'energia mecànica d'aquests fluids en moviment en energia elèctrica.
==== Tipus de turbines ====
Hi ha tres tipus de turbines segons el tipus de fluid emprat: turbines hidràuliques, turbines de gas i turbines de vapor.
- Turbines hidràuliques: són aquelles on el fluid de treball no té un canvi de densitat considerable a través del seu pas pel rodet. El fluid de treball sol ser aigua. Segons la mida i la geometria es divideixen en:
- Turbina Pelton
- Turbina Francis
- Turbina Kaplan
Aquests tres tipus de turbines hidràuliques estan ordenades de més a menys alçada d'aigua (transformat a velocitat de gir)i de menys a més cabal (volum d'aigua per unitat de temps que transforma en energia mecànica).
- Turbines Tèrmiques: són aquelles en les quals el fluid de treball té un canvi de densitat considerable a través del seu pas pel rodet. Es poden classificar en:
- Turbina de vapor
- Turbina de gas
Aquests dos tipus de turbines tèrmiques es diferencien en les seves característiques de disseny encara que tots dos funcionen amb subtàncies en estat gasós
Generador elèctric
modificaUn generador elèctric és un aparell què a través d'un tipus d'energia, que pot ser química, mecànica o lluminosa, la transforma en electricitat.
Un generador elèctric és tot aquell dispositiu capaç de mantenir una diferencia de potencial elèctric (voltatge) entre dos punts, anomenats pols o borns.
Els generadors elèctrics són màquines elèctriques destinades a transformar l'energia mecànica en elèctrica. Aquesta transformació s'aconsegueix per l'acció d'un camp magnètic sobre els conductors elèctrics disposats en bobines sobre una armadura de xapes.
Tipus de generadors
modificaSegons d'on aparegui l'energia primària, podem distingir:
- Químics: tals com les piles i bateries, ja que converteixen en electricitat l'energia de certes reaccions químiques.
- Mecànics: els aerogeneradors i les centrals hidroelèctriques, que transformen l'energia mecànica en energia elèctrica. Es basen en el fenomen de la inducció magnètica.
- Fotovoltaics: les plaques fotovoltaiques (com les plaques solars) generen electricitat a partir de la llum.
Exemples de conversions d'energia
modifica| L'energia mecànica pot ser convertida | |
|---|---|
| en | mitjançant |
| Energia mecànica | Palanca |
| Energia tèrmica | Frens |
| Energia elèctrica | Dinamo |
| Radiació electromagnètica | Sincrotró |
| Energia química | Mistos |
| Energia nuclear | Accelerador de partícules |
| L'energia tèrmica es pot convertir | |
|---|---|
| en | mitjançant |
| Energia mecànica | Turbina de vapor |
| Energia tèrmica | Intercanviador de calor |
| Energia elèctrica | Termoparell |
| Radiació electromagnètica | Objectes calents |
| Energia química | Alt forn |
| Energia nuclear | Supernova |
| L'energia elèctrica pot ser convertida | |
|---|---|
| en | mitjançant |
| Energia mecànica | Motor elèctric |
| Energia tèrmica | Resistència |
| Energia lumínica | Bombeta, Fluorescent |
| Radiació electromagnètica | Díode LED |
| Energia química | Electròlisi |
| Energia nuclear | Sincrotró |
| L'energia elèctrica es pot obtenir | |
| a partir de | mitjançant |
| Energia mecànica | Generador elèctric |
| Energia tèrmica | Termoparell |
| Energia Elèctrica | Transformador |
| Radiació electromagnètica | Cèl·lula fotoelèctrica |
| Energia química | Pila de combustible |
| Energia nuclear | Generador termoelèctric per radioisòtops |
| La radiació electromagnètica pot ser convertida | |
|---|---|
| en | mitjançant |
| Energia mecànica | Vela solar |
| Energia tèrmica | Col·lector solar |
| Energia elèctrica | Cèl·lula fotovoltaica |
| Radiació electromagnètica | Òptica no lineal |
| Energia química | Fotosíntesi |
| Energia nuclear | Espectroscòpia Mössbauer |
| L'energia química es pot convertir | |
|---|---|
| en | mitjançant |
| Energia mecànica | Múscul |
| Energia tèrmica | Foc |
| Energia elèctrica | Pila de combustible |
| Radiació electromagnètica | Lampírids |
| Energia química | Reacció química |