Guia d'Estudi dels Recursos Energètics

I 78 flashcards i 52 preguntes més al document.

Text del document

RECURSOS ENERGÈTICS Com classifiquem l'energia hidràulica? I la Biomassa? Energies convencionals Energies convencionals – Combustibles fòssils: carbó, petroli i gas natural – Hidràulica – Fissió nuclear Energies convencionals: el carbó - En la història més recent, el consum mundial de carbó va augmentar en el període 1973-1985, coincidint amb el període de crisis petrolieres. - El problema més difícil de resoldre amb el carbó és l'alta taxa de generació de CO2, que provoca l'efecte hivernacle. -Recordem la formació del carbó (pàg.

184): https://www.minainvierno.cl/formacion-del-carbon/ Energies convencionals: el carbó -Problemes principals: - efecte hivernacle - pluja àcida Energies convencionals: el petroli -Recordem la formació del petroli (pàg. 214) i vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=fnXmlUBxgMY -Els jaciments de petroli són constituïts sempre per una roca impermeable que forma una barrera que el petroli no pot travessar, la qual té damunt una roca magatzem, on el petroli es troba impregnant la pròpia roca. TRAMPA -Una propietat característica del petroli és la miscibilitat de totes les seves fraccions, per la qual cosa forma una fase orgànica contínua.

-El petroli no forma en general grans llacs subterranis, sinó que omple els porus i els forats de les roques d'origen sedimentari, d'igual manera com succeeix amb l'aigua en els aqüífers o en una esponja. La seva naturalesa líquida fa que tingui tendència a emigrar verticalment o horitzontalment tot aprofitant la permeabilitat de les capes rocoses que troba al seu pas, que s'incrementa amb la seva maduració en baixar la seva densitat (trencament dels enllaços i formació d'hidrocarburs de cadena més curta). Trampa de petroli El procés industrial mitjançant el qual es produeixen els productes energètics derivats del petroli cru es coneix com a refinatge i es realitza a les refineries.

El refinatge del petroli es porta a terme mitjançant una columna de destil·lació i amb el procediment de "destil·lació fraccionada", en el qual contínuament entra el petroli cru i surten els diferents productes destil·lats segons els seus punts d'ebullició. S'obtindran els productes desitjats d'acord amb les exigències tècniques i ambientals que els cal per a la seva utilització comercial. Productes gasosos: gasos de refineria (hidrogen, metà i età) i gasos liquats de petroli (propà i butà), també anomenats GLP, amb una temperatura d'ebullició màxima de 0ºC.

Productes lleugers: dins d'aquesta categoria es troben les gasolines i naftes, compostes per una barreja d'hidrocarburs de quatre i dotze àtoms de carboni principalment, amb un punt d'ebullició entre els 30 i els 200º C. Productes intermedis: dins d'aquesta categoria es troben el querosè i el gasoil. - El querosè, amb un punt d'ebullició entre 150 i 300º C és compost principalment per cadenes d'entre dotze i setze àtoms de carboni. El querosè s'utilitza com a combustible d'avions reactors principalment, encara que també com a combustible domèstic i per a il·luminació.

- El gasoil és un compost format per cadenes de quinze a divuit carbonis amb una temperatura d'ebullició de 175 a 400º C destinat principalment a combustible per a motors dièsel i per a calefacció. Productes pesants: es troben en aquesta categoria productes com el fueloil, olis, ceres, asfalts i coc de petroli. - Fueloil: producte pesant obtinguts com a residu de la destil lació atmosfèrica. Es fan servir com a combustibles de grans instal lacions com les centrals tèrmiques. - Olis lubricants: fracció que conté entre setze i trenta carbonis. La seva densitat, viscositat, resistència a l'oxidació i baix punt de congelació el fan útil com a lubricant en el món de la mecànica.

- Ceres: fracció que bull a uns 350º C i que és sòlida a temperatura ambient. - Asfalts: sòlid de color negre conegut des de l'antiguitat que s'utilitza per pavimentar les vies de comunicació. - Coc de petroli: compost sòlid derivat del petroli obtingut de les fraccions més pesades del cru, de semblança similar al carbó. El seu ús genera nombrosos impactes en el medi ambient: - Alliberament de gasos hivernacle (diòxid de carboni i vapor d'aigua). - Emissió d'altres gasos contaminants fruit de la combustió incompleta o de les impureses que conté: monòxid de carboni, òxids de sofre i de nitrogen.

- Els compostos orgànics volàtils (COV) són també derivats del petroli i intervenen en la formació de boirum fotoquímic. - El seu transport i processat causa nombrosos impactes: marees negres, accidents en refineries, emissió de contaminants, etc. Energies convencionals: el gas natural És un producte també d'origen orgànic que es troba associat a jaciments de petroli o formant acumulacions per separat. Els usos principals són: - Calefaccions i forns domèstics i industrials. - Centrals tèrmiques per generar electricitat. Els impactes que genera són menors: - Emissió de diòxid de carboni i vapor d'aigua Pàg.

204; Exercici 1: prospecció de petroli Energies convencionals: la fissió nuclear És la que s'obté en les reaccions de desintegració que tenen lloc al nucli d'alguns isòtops radioactius. El combustible utilitzat en els reactors nuclears és habitualment urani-235 enriquit amb plutoni-239. Els reactors nuclears estan dissenyats de manera que la reacció de desintegració d'aquests isòtops que es propaga en cadena, pugui ser controlada. S'utilitza l'energia calorífica produïda pel reactor per convertir-la en mecànica mitjançant l'accionament d'una turbina, i seguidament en energia elèctrica per mitjà d'un alternador.

Quan s'extreuen els elements de combustible, aquests romanen uns 10 anys aproximadament submergits en aigua fins que la seva activitat radioactiva disminueix prou com perquè no hi hagi perill quan es transporta. Energies convencionals: la fissió nuclear Els impactes mediambientals són potencialment molt greus: Emissió de radiacions: causen la mort a dosi elevada i, càncers i malformacions en els descendents a intensitats i exposicions menors. Només es produeixen quan hi ha un accident o un mal funcionament en el reactor nuclear. Generació de residus nuclears: tenen una vida molt llarga i cal emplaçar-los en instal·lacions molt costoses.

Les explotacions d'uraninita, el mineral del qual s'obté el combustible nuclear, generen contaminació en el sòl, aire i aigua del seu entorn. Provoca la contaminació tèrmica de l'aigua utilitzada com a refrigerant. Energies convencionals: la fissió nuclear Mesures per aconseguir el mínim risc: Elecció de l'emplaçament: cal tenir en compte l'estabilitat geològica a la zona, la densitat de població, l'ecologia de l'entorn, la fluïdesa dels mitjans de transport per traslladar les matèries perilloses, els mitjans d'evacuació, etc. Barreres de seguretat: han de disposar de tres barreres físiques successives perquè en cas de fuita la central quedi totalment aïllada.

– Beines de combustible Vas del reactor Edifici de contenció Sistemes d'emergència: les centrals han de disposar de sistemes per refredar el reactor en cas d'accident. Així s'evita que la calo produïda sigui alliberada i fongui la instal·lació. Energies convencionals: energia hidràulica s'obté a partir de l'aigua en moviment en les anomenades centrals hidroelèctriques Aprofita, mitjançant un salt existent en un curs d'aigua, l'energia potencial continguda en la massa d'aigua per convertir-la en energia elèctrica,emprant turbines acoblades a alternadors.

https://www.youtube.com/watch?v =Xx_Lxg4hCjc Es poden distingir tres tipus: - Centrals de regulació: Les centrals de regulació solen realitzar-se en aprofitaments hidràulics que tenen la possibilitat d'emmagatzemar les aportacions d'un riu mitjançant la construcció d'un embassament. L´aigua pot ser turbinades en el moment en que es requereixi. - Centrals fluents: Les centrals fluents normalment són centrals de petita potència (minicentrals). Capten una part del cabal circulant pel riu, el condueixen cap a la central per a ser turbinat i posteriorment, aquest cabal es retorna al riu.

- Centrals de bombeig: es condueix l'aigua cap a l'embassament superior consumint energia en les hores de baixa demanda per generar-ne en les d'alta. NO ES POT CONSIDERAR FONT D'ENERGIA NETA DEGUT ALS FOTS IMPACTES ECOLÒGICS I SOCIALS QUE GENERA Energies convencionals: energia hidràulica Eòlica Solar: tèrmica i fotovoltaica Geotèrmica De l'hidrogen Mareomotriu Fusió nuclear Bioenergia Energies ALTERNATIVES Energies alternatives: energia eòlica Dos tipus d'instal·lacions: · Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica (aerogeneradors): els parcs eòlics.

· Instal·lacions aïllades (aerobombes):no connectades a la xarxa elèctrica, que permeten el bombejament d'aigua, subministrament elèctric a l'habitatge i altres centres de consum. -Rendibilitat molt alta -No emissions de contaminants, però important impacte visual, acústic i del vol de les aus. Energies alternatives: energia eòlica Tipus d'aerogeneradors: màquines d'eix horitzontal: - aerogeneradors tripala (com el de la fotografia), amb potències unitàries que poden oscil·lar entre els 600 kW i fins i tot més de 2.000 kW. Aquesta tipologia és la que presenta les millors característiques de funcionament i millor rendiment.

- aerogeneradors multipala: de 12 a 24 pales al rotor, que permeten aprofitar vents de més baixa velocitat. Se solen usar per a bombejament d'aigua. màquines d'eix vertical: actualment estan en desús. Energies alternatives: energia solar La radiació solar ens proporciona una font energètica gratuïta, inesgotable i neta (no genera contaminants). La quantitat d'energia solar incident en un indret depèn de: - Latitud: com més baixa més perpendicularment incideix. - Cicles anuals i diaris: depenent també de la latitud hi ha variacions més o menys marcades en la durada del dia i la nit al llarg de l'any. - Clima: la quantitat de dies assolellats és força variable d'uns climes a uns altres.

A la zona mediterrània, en general, les condicions són força favorables per a l'ús d'aquesta energia. El seu aprofitament requereix 2 fases: - Captació - Transformació en energia útil Energies alternatives: energia solar ENERGIA SOLAR TÈRMICA: -Consisteix en l'aprofitament directe, en forma d'escalfament o energia calorífica. - Està formada per col·lectors solars, un conjunt de canonades aïllades tèrmicament i un dispositiu acumulador d'aigua. Tipus de sistemes: - Passius: no requereixen cap aport extern d'energia. Els més comuns són: - Hivernacles: la seva estructura de plàstic o vidre afavoreix la captació de l'escalfor del Sol.

- Cuines solars: capsa recoberta d'un material reflector el qual concentra l'energia tèrmic sobre un suport. - Edificis bioclimàtics: capten passivament la radiació solar minimitzant les necessitats de calefacció. ENERGIA SOLAR TÈRMICA -Actius: necessiten l'aport d'energia externa per fer circular el líquid que actua com a transferidor d'energia. La captació té lloc mitjançant unes pantalles, anomenades captadors solars. Hi ha 3 tipus bàsics de dispositius d'aquest grup: - De baixa temperatura: pels col·lectors circula aigua seguint un sinuós circuit la qual és impulsada per una bomba a través de les quals circula un líquid seguint un sinuós circuit.

La temperatura màxima assolida és d'uns 100ºC i s'usen principalment per aigua calenta domèstica i calefacció d'habitatges. - De temperatura mitjana: l'estructura és semblant a l'anterior però els col·lectors són de forma parabòlica. Les temperatures màximes assolides són de 100 - 300 ºC. - D'alta temperatura: integrats per un conjunt d'heliòstats, miralls que capten l'energia solar i la concentren en una torre central on hi ha una caldera en la qual es genera vapor d'aigua per usos tèrmics o per generar electricitat mitjançant turbines.

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA La conversió fotovoltaica es basa en l'efecte fotoelèctric, es a dir, la transformació directa de l'energia lumínica que prové del Sol en energia elèctrica. Quan un determinat material és il·luminat amb la part visible de l'espectre solar, part dels electrons que configuren els seus àtoms absorbeixen l'energia dels fotons de la llum, alliberant-se així de les forces que els lliguen al nucli i adquirint llibertat de moviment. Aquest espai que ha deixat l'electró tendeix a atraure qualsevol altre electró que estigui lliure.

Per a convertir aquest moviment d'electrons en corrent elèctrica és necessari encaminar el moviment dels electrons creant un camp elèctric en el sí del material. Una cèl·lula solar es un semiconductor on artificialment s'ha creat un camp elèctric permanent, amb la qual cosa, quan s'exposa la cèl·lula solar a la llum del sol, es produeix la circulació d'electrons i l'aparició del camp elèctric entre les dues cares de la cèl·lula. El material semiconductor més utilitzat és el silici. Per obtenir potències utilitzables per als aparells elèctrics de mitja potència, cal unir un cert nombre de cèl·lules en el que s'anomena placa fotovoltaica.

Per optimitzar el rendiment de les instal·lacions solars fotovoltaiques cal orientar les plaques al sud i inclinar-les. Per aprofitar al màxim la radiació solar, això es dona quan la inclinació de la placa és igual a la de la latitud de l'emplaçament menys 10º. ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA Existeixen dos tipologies d'instal·lacions solars fotovoltaiques: Instal·lacions autònomes o aïllades de la xarxa elèctrica: permeten oferir un servei a corrent contínua o a corrent alterna (equivalent a la xarxa elèctrica) en emplaçament on la xarxa elèctrica no arriba. Per ex. electrificació rural, il·luminació d'hivernacles...

Instal·lacions connectades a la xarxa elèctrica: on l'electricitat generada es desvia a la xarxa elèctrica. Centrals elèctriques: miralls que concentren la radiació per escalfar un fluid que un cop convertit en vapor acciona una turbina que impulsa un generador elèctric. L'energia geotèrmica consisteix en l'aprofitament de la calor interna de la Terra, que a nivell global pot considerar-se contínua i inesgotable a escala humana. Recordem què es el gradient geotèrmic El recurs geotèrmic depèn de les condicions geològiques. Així dons, podem dir que el recurs geotèrmic és aquella part de l'energia geotèrmica continguda a les roques del subsòl que pot ésser aprofitada per l'home.

Quan una zona geogràfica es presenten les condicions geològiques i econòmiques necessàries per a poder explotar l'energia geotèrmica del subsòl, es diu que allà existeix un jaciment o magatzem geotèrmic. https://www.youtube.com/watch?v=qbYHJEF7FF0&feature=youtu.be Segons la temperatura obtinguda, podem parlar de dos tipus d'aprofitaments de l'energia geotèrmica. Energies alternatives: energia geotèrmica Energia geotèrmica de baixa entalpia: aprofiten els recursos per a l'escalfament d'aigua sanitària o d'habitatges. Els aprofitaments a Catalunya es centren en els usos d'aigües termals, que es concentren als Pirineus i a la depressió terciària propera a la costa.

Es considera que el potencial restant de la geotèrmia a Catalunya és insignificant. Es consideren indicadors de l'existència d'àrees geotèrmiques qualsevol fenomen que indiqui l'existència de calor a la terra: guèisers, manantials i fonts d'aigua calenta i tots els fenòmens, com terratrèmols i volcans, que ens indiquin els xocs de les plaques tectòniques. A Catalunya hi ha manifestacions d'energia geotèrmica a les comarques de la Selva, Vallès Oriental, la Noguera Ribagorçana,... a poblacions com Caldes de Montbui, Cànoves, Caldes de Malavella, a la Vall de Boi, etc. Energia geotèrmica d'alta entalpia: exploten recursos per produir electricitat mitjançant generadors i turbines de vapor.

Els tipus de jaciments es troben localitzats en poques àrees geogràfiques, a l'igual que els pous de petroli o el Carbó. Les possibilitats viables d'aprofitament viable d'energia geotèrmica d'alta entalpia a Catalunya són inexistents Ex. PAU 2016 És l'element més abundant, bàsic i lleuger de l'univers. La seva presència en estat pur és excepcional, i per això es fa necessari l'ús de diferents tècniques per a obtenir-ne. hem d'aprendre a generar l'hidrogen de forma neta i inesgotable. Hi ha nombrosos mètodes d'obtenció de l'hidrogen: - En l'àmbit industrial, s'aconsegueix a partir de l'aigua, per electròlisi (un mètode de separació dels elements que formen un compost aplicant-hi electricitat).

-Si s'hi utilitza com a font el gas natural, aquest es comprimeix per separar els hidrocarburs lleugers, és sotmès a un procés de dessecació per eliminar-ne l'aigua i se'n separen el sofre i el nitrogen. La barreja resultant es refrigera amb nitrogen líquid i finalment es procedeix a la separació gasosa del monòxid de carboni i l'hidrogen.(**) - Producció fotocatalítica: a partir d'algunes substàncies com el sulfur de cadmi. Energies alternatives: energia de l'hidrogen Energies alternatives: energia de l'hidrogen La problemàtica: cost energètic del procés opció utilització d'energies alternatives que no comporti impactes mediambientals.

Pila de combustible: incorpora un condensador del vapor d'aigua que allibera en el procés, per convertir-lo en aigua líquida, ja que aquest és un gas d'efecte hivernacle. Riscos: derivats de l'emmagatzematge i distribució, ja que es un gas altament inflamable. Energies alternatives: energia de l'hidrogen La problemàtica: cost energètic del procés opció utilització d'energies alternatives que no comporti impactes mediambientals. Pila de combustible: incorpora un condensador del vapor d'aigua que allibera en el procés, per convertir-lo en aigua líquida, ja que aquest és un gas d'efecte hivernacle. Riscos: derivats de l'emmagatzematge i distribució, ja que es un gas altament inflamable.

Utilització de la força motriu de les marees per produir energia elèctrica. Només en índrets determinats del litoral: quan la diferència entre la plenamar i baixamar supera el 10 m. Es poden distingir quatre tipus d'aprofitament diferent de l'energia continguda al mar: L'energia mareomotriu o energia de les marees aprofita la capacitat de les marees per desplaçar grans masses d'aigua que s'emmagatzemen mitjançant dics, convertint així la seva energia potencial en energia elèctrica mitjançant una turbina, com en les central hidroelèctriques. És l'única que ha assolit un cert grau d'aplicació ja que existeixen centrals en funcionament des de fa dècades.

L'energia maremotèrmica del gradient tèrmic està basada en la diferència de temperatura entre les aigües superficials i les del fons marí, aprofitant aquest gradient tèrmic per generar electricitat. L'energia dels corrents marins consisteix en aprofitar la seva energia cinètica per fer girar una turbina que generarà energia elèctrica. L'energia de les onades aprofita l'energia mecànica de les onades. Energies alternatives: energia mareomotriu Funcionament d'una central mareomotriu: Quan la marea arriba la seva altura màxima, sobren les rescloses del dic de contenció i l'aigua del mar entra a l'interior El salt d'aigua que es produeix fa moure les turbines.

Quan arriba la baixamar, les rescloses es tornen a obrir, l'aigua embassada surt a l'exterior del dic i es produeix una altra vegada energia elèctrica Representa un gran cost econòmic respecte de l'energia que es pot conseguir. A més del fort impacte en la dinàmica litoral. Energies alternatives: energia mareomotriu https://lluenergies.wordpress.com/energia_mareomotriu/ Biomassa: Conjunt de matèria orgànica d'origen animal, vegetal o transformada que es troba a la Terra. Tota acaba derivant directa o indirectament del procès fotosintètic dels vegetals (recordem que sintetitzen compostos orgànics a partir del CO2 atmosfèric , dels minerals del sòl i de l'aigua).

L'aprofitament de l'energia de la biomassa contribueix notablement a la millora i conservació del medi, ja que no té un impacte mediambiental significatiu, atès que el CO2 que s'allibera a l'atmosfera durant la combustió ha estat prèviament captat pels vegetals durant el seu creixement; per tant, el balanç final és nul. A més, la biomassa viva té un contingut molt més baix en carbó que la biomassa fòssil. Energies alternatives: bioenergia L'ús de la bioenergia té efectes positius i negatius.

D'una banda, la combustió de la biomassa produeix la mateixa quantitat de CO2 que va consumir per formar-se i, per tant, deixa el sistema en equilibri; a més, s'utilitza com a substitut dels combustibles fòssils. Però, de l'altra, una potenciació excessiva de la bioenergia incrementaria la desforestació del planeta, i augmentaria la quantitat de CO2 . Un altre problema de l'ús de la biomassa és l'encariment de productes alimentaris bàsics, com els cereals, a causa de l'alta demanda: és més rendible vendre cereals per produir combustible que per menjar. Energies alternatives: bioenergia La biomassa com a font per produir energia renovable es pot classificar en: - Biomassa natural.

Es produeix de manera espontània en la natura, sense intervenció humana (llenya, fusta, etc.). - Cultius energètics. Són cultius fets tant en terrenys agrícoles com forestals, destinats a la producció de biomassa amb finalitats no alimentàries. - Biomassa residual seca. Prové de residus generats en les activitats agrícoles i forestals, en la indústria alimentària i en la indústria de transformació de la fusta. - Biomassa residual humida. Prové dels residus biodegradables, siguin urbans, industrials o ramaders. Energies alternatives: bioenergia Per transformar la biomassa en energia hi ha diversos mètodes: – Cremar biomassa i utilitzar la calor alliberada.

– Utilitzar microorganismes que degraden molècules orgàniques. Per exemple, la digestió anaeròbica per produir metà (biogàs) i la fermentació alcohòlica per produir metanol. Els biocombustibles són combustibles produïts a base de matèria orgànica. Els dos més comuns són el bioetanol i el biodièsel, pensats com a substituts de la gasolina i el gasoil, respectivament. - El bioetanol s'obté de plantes amb un elevat contingut de sucre o midó, com els cereals. - El biodièsel prové de plantes oleaginoses com el gira-sol o la colza. A més, la recerca actual s'orienta cap als anomenats combustibles de segona generació, provinents de la cel·lulosa (fusta, palla, etc.).

Energies alternatives: bioenergia exercicis Pàg. 230 ex. 3 PAU JUNY 2020 Pàg. 230 ex. 4 Pàg. 205 ex. 2 La fusió de dos nuclis genera una quantitat d'energia més alta que la fissió nuclear. Inicialment es va intentar fusionar 2 àtoms d'Hidrogen (deuteri i triti) per formar un nucli d'heli són les reaccions que tenen lloc als estels i generen grans quantitats de llum i de calor. Cal que els nuclis s'acostin molt, cosa que costa perquè es repel·leixen cal assolir altíssimes temperatures per aconseguir un estat de plasma estable de nuclis positius amb camps electromagnètics elevats.

Es va aconseguir en la bomba d'Hidrogen, però no se manera aïllada i controlada degut a les dificultats tecnològiques que comporta. Els avantatges que implica: - requeriment de baixes quantitats de combustible - no es produeixen residus radioactius Energies alternatives: fusió nuclear AVANTATGES I INCONVENIENTS AVANTATGES I INCONVENIENTS AVANTATGES I INCONVENIENTS exercicis Pàg. 233 ex. 8