Centrals d'Energia: Hidroelèctrica, Solar, Eòlica i Biomassa

Central Hidroelèctrica

Una central hidroelèctrica és la instal·lació que transforma l'energia cinètica de l'aigua en moviment en energia elèctrica per mitjà de turbines i alternadors. Característiques:

La manera d'aprofitament

Depèn de l'orografia del terreny. Segons aquest criteri distingim les centrals de derivació o d'aigua fluent, que utilitzen directament l'energia cinètica de l'aigua tal com circula pel llit d'un riu, i les centrals d'acumulació o d'aigua embassada, que regulen la caiguda de la massa d'aigua des d'un embassament que és artificial. Aquestes, al seu torn, poden ser de regulació o de bombament.

El tipus de turbina emprat

Depèn de l'altura del salt d'aigua o desnivell. Distingim entre centrals d'alta pressió, centrals de mitjana pressió i centrals de baixa pressió.

Presa

És l'encarregada d'emmagatzemar l'aigua i provocar una elevació del seu nivell o augment del salt d'aigua que permeti canalitzar-la per a la seva utilització hidroelèctrica.

Tipus de preses

• Preses de gravetat: la pressió de l'aigua queda contrarestada pel volum del formigó.
• Preses d'arc senzill: vistes de planta, tenen la forma d'un arc voltat, aquesta forma distribueix la pressió de l'aigua cap als estreps.
• Preses d'arcs múltiples: la paret està dividida en diverses obertures que es tanquen per mitjà d'arcs.
• Preses de contraforts: Es van dissenyar per reduir el volum de formigó necessari.

Turbina

És una màquina composta essencialment per un rodet amb àleps o pales unides a un eix central giratori. La seva missió és transformar l'energia cinètica de l'aigua en energia cinètica de rotació de l'eix.

Tipus de turbines

• Turbina Pelton: és una turbina d'alta pressió.
• Turbina Francis: pot utilitzar-se en salts d'altura superior als 200m. Es tracta d'una turbina de mitjana pressió.
• Turbina Kaplan: pot funcionar submergida a l'aigua i s'empra en salts d'altures compreses entre els 20 i els 200m. Es tracta d'una turbina de baixa pressió.

Conversió Fotovoltaica

És una forma d'aprofitament de l'energia solar, consisteix en la transformació directa de l'energia lluminosa en energia elèctrica. Els dispositius encarregats per fer això es diuen cèl·lules fotovoltaiques, que estan constituïdes per una plaqueta de material semiconductor de gran puresa proveïda d'elèctrodes d'entrada i de sortida. Les cèl·lules es munten sobre panells. Les condicions de funcionament dels panells solars es determinen suposant condicions estàndard, és a dir 1000W/m² de densitat de radiació i 25 graus de temperatura. El rendiment del panell és directament proporcional a la densitat de radiació solar. Un augment de temperatura de funcionament determina una disminució del seu rendiment.

Central Eòlica

Són les instal·lacions capaces de transformar l'energia eòlica en energia mecànica de rotació i aquestes en energia elèctrica.

Segons la seva posició

• Aerogeneradors d'eix vertical: aprofiten vents de qualsevol direcció i solen situar-se arran de terra.
• Aerogeneradors d'eix horitzontal: són els més habituals, pel seu baix cost de manteniment i el seu rendiment més alt.

Elements principals

• L'hèlix: pot tenir d'una a sis pales construïdes amb materials lleugers.
• La naveta: és el generador pròpiament dit.
• La torre: és el suport del conjunt que formen l'hèlix i la naveta. Disposa de càrrega de frenat i de presa de terra.

Per dissenyar un aerogenerador s'ha de tenir en compte dues coses: el coeficient d'aprofitament de cada màquina, que oscil·la entre 0,1 i 0,45. Per connectar-se amb la xarxa elèctrica convencional, l'electricitat generada ha de tenir una freqüència de 50Hz. Això obliga al generador a donar un nombre de voltes determinat i fix.

Central de Biomassa

És una instal·lació que permet l'aprofitament de la biomassa per a la producció d'electricitat. El seu cicle tèrmic és similar al de les centrals tèrmiques convencionals llevat que el combustible utilitzat per produir l'energia calorífica procedeix de la biomassa. De forma genèrica, les fases principals són:

Fases principals

• Trituració: consisteix en l'esmicolament del combustible i el garbellament posterior per mides.
• Combustió: la combustió del combustible permet escalfar l'aigua que procedeix del tanc d'alimentació i que circula per les canonades de la caldera per transformar-la en vapor d'aigua.
• L'expansió del vapor d'aigua en la turbina de vapor produeix el moviment del generador, on es produeix l'energia elèctrica.
• La condensació permet obtenir aigua en estat líquid que és enviada novament al tanc d'alimentació.
• L'eliminació de residus suposa la depuració i el filtratge dels gasos de la combustió abans de ser emesos a l'atmosfera a través d'una xemeneia.