Energies Renovables: Guia Completa de Solar, Eòlica, Geotèrmica i Biomassa

Energia Solar: Font Neta i Inesgotable

L'energia solar, de la qual aproximadament un 40% és radiació visible, pot arribar a la Terra de manera directa o difusa (si hi ha presència de pols a l'atmosfera). És una font d'energia neta i inesgotable, però arriba de forma dispersa i inconstant, requerint una transformació immediata en el moment de la seva captació. Aquesta tecnologia implica una inversió inicial elevada.

L'aprofitament de l'energia solar es pot realitzar de dues maneres principals: transformant la radiació en energia tèrmica o mitjançant la conversió fotovoltaica, que la transforma directament en electricitat.

Centrals Termosolars: Generació Tèrmica

En les centrals termosolars, la radiació solar es concentra sobre un fluid, transformant-se en energia tèrmica. Aquest fluid escalfat passa a un intercanviador de calor, on el vapor generat acciona un grup turboalternador per obtenir electricitat.

Centrals amb Col·lectors Distribuïts

Aquestes centrals utilitzen col·lectors de concentració que aprofiten exclusivament la radiació solar directa. Concentren la radiació en una zona molt reduïda, aconseguint temperatures de fins a 300 °C.

Centrals de Torre Central

Les centrals de torre central aprofiten l'energia a alta temperatura mitjançant un sistema de captació amb heliòstats. Aquests heliòstats concentren la radiació en un receptor instal·lat a l'extrem superior d'una torre, seguint la trajectòria del sol per maximitzar la captació.

Conversió Fotovoltaica: Electricitat Directa

La conversió fotovoltaica consisteix en transformar la radiació solar directament en energia elèctrica mitjançant captadors formats per cèl·lules fotovoltaiques. Aquestes cèl·lules contenen làmines de silici on, quan incideixen els fotons de la llum solar, es produeix electricitat.

L'Efecte Hivernacle en la Captació Solar

L'efecte hivernacle consisteix a utilitzar un vidre o material transparent que permet l'entrada de la radiació solar visible, però reté la radiació infraroja (calor) que emet l'objecte escalfat a l'interior d'un espai tancat, augmentant així la temperatura.

Col·lector/Captador Solar: Component Clau

El col·lector o captador és l'element principal de la instal·lació solar tèrmica, encarregat de captar l'energia de la radiació solar i transferir-la al fluid que s'ha d'escalfar, sovint utilitzant l'efecte hivernacle.

Un exemple comú és el col·lector solar pla, que pot assolir temperatures de fins a 60 °C i està compost pels següents elements:

• Placa absorbent: Transmet la calor al fluid que circula per l'interior.
• Coberta transparent: Crea l'efecte hivernacle, permetent l'entrada de radiació i retenint la calor.
• Aïllant tèrmic: Redueix les pèrdues de calor pel fons i les parets del col·lector.
• Caixa contenidora: Conté i protegeix tots els elements interns.

Energia Eòlica: Aprofitant la Força del Vent

L'energia eòlica aprofita la força del vent mitjançant aeroturbines o molins de vent, que extreuen part de l'energia cinètica del vent. Aquests sistemes estan formats per pales que giren al voltant d'un eix, transformant l'energia cinètica del vent en energia mecànica i, posteriorment, en electricitat.

La potència (P) generada per un aerogenerador es pot calcular amb la fórmula:

P (W) = 0,5 · A · v³ · ρ · Cp

On:

• A: Àrea escombrada per les pales (m²)
• v: Velocitat del vent (m/s)
• ρ: Densitat de l'aire (kg/m³)
• Cp: Coeficient de potència (màxim teòric 0,59, conegut com el límit de Betz)

Tipus d'Aerogeneradors

Aeromotors (Màquines Lentes)

• Tenen entre 12 i 24 pales, amb diàmetres de fins a 8 metres.
• El seu rendiment és baix, però funcionen a partir de velocitats de vent de 2 m/s i la seva potència màxima s'assoleix entre 5-6 m/s.
• S'utilitzen principalment per bombar aigua de pous.

Aerogeneradors (Màquines Ràpides)

• Tenen 2 o 3 pales.
• Requereixen una velocitat mínima de vent de 4-5 m/s i la seva potència màxima s'assoleix entre 10-14 m/s.

Energia Geotèrmica: La Calor de la Terra

L'energia geotèrmica és la part de l'energia intrínseca de la Terra que es manifesta en forma de calor. El gradient tèrmic terrestre indica que la temperatura augmenta aproximadament 3 °C cada 100 metres de profunditat.

No obstant això, en certes anomalies geotèrmiques, aquest gradient pot ser de 10 a 15 vegades superior, arribant a temperatures de 200-400 °C a profunditats d'entre 1000 i 2000 metres. Per aprofitar aquesta energia, és fonamental localitzar aquests indrets.

Tipus de Centrals Geotèrmiques

• Centrals de condensació: El vapor que surt de la turbina es condensa i es torna a utilitzar en un cicle tancat.
• Centrals sense condensació: Expulsen el vapor a l'atmosfera un cop ha passat per la turbina.

Biomassa: Energia de Matèria Orgànica

La biomassa es defineix com tota matèria orgànica d'origen vegetal o animal que és susceptible de ser utilitzada amb finalitats energètiques.