12. Estalvi energètic

L’energia és una paraula tan corrent en el seu ús com complexa de definir. Formalment es refereix a la capacitat que permet desenvolupar treball en un moment determinat. La idea de relacionar directament el consum d’energia amb el nivell de benestar és interessadament falsa; els maldecaps que ens ocasiona una forma de vida basada en el malbaratament energètic han fet que hagin començat a imposar-se idees que fins fa poc eren ridiculitzades pels poders polítics i econòmics.

Cal, per tant, un creixement sostenible que: satisfaci la demanda energética, permeti el progrés continuat de la humanitat, impedeixi un augment desmesurat del consum d'energia, minimitzi l'impacte ambiental i eviti l'exhauriment de les reserves d'energia, com el petroli.

11. La biomassa

S'entén per biomassa la massa total de la matèria viva existent en un moment determinat a la Terra. Segons el seu origen, la biomassa es pot classificar en:

 - Residus agrícoles: Purins, restes dels conreus i de neteges del camp.

 - Residus forestals: Podes d'arbres, neteges del bosc, etc.

·    - Cultius energètics: Conreus de plantes de creixement ràpid destinades exclusivament a l'obtenció d'energia.

·    - RSU: RSU són les sigles de residus sòlids urbans, és a dir, els RSU són les deixalles domèstiques.

La biomassa es pot convertir en energia mitjançant les tècniques d'aprofitament següents:

·         Processos físics: Per poder utilitzar la biomassa directament com a combustible o com a matèria primera per a processos posteriors, cal fer uns tractaments físics previs, com ara l'homogeneïtzació o la densificació.

·  Processos termoquímics: Els processos termoquímics són els que sotmeten la biomassa a diverses transformacions en determinades condicions de pressió i temperatura, per obtenir combustibles sòlids, líquids i gasosos.

·     Processos bioquímics: Els processos bioquímics són aquells en què la biomassa se sotmet a processos de fermentació, mitjançant l'activitat de microorganismes, a fi d'obtenir biogàs i bioalcohol, que poden ser usats com a combustible.

Les aplicacions dels productes obtinguts en els processos de transformació de la biomassa i els RSU són múltiples: calor, força motriu, electricitat, vapor… L'eliminació dels residus sòlids urbans s'ha convertit en un greu problema mediambiental. 

10. Energia mareomotriu

Els mars i els oceans constitueixen un recurs energètic inesgotable. A causa de l'atracció gravitatòria del Sol i la Lluna, grans masses d'aigua dels mars i oceans pugen i baixen el seu nivell amb regularitat i originen el fenomen de les marees.

La font d'energia que aprofita el moviment d'un gran flux d'aigua durant les marees es coneix amb el nom d'energia mareomotriu.

La primera central mareomotriu del món, que continua sent la més gran, es troba a Saint Malo (França), a l'estuari del riu Rance, i es va posar en funcionament l'any 1966. 

Els grans inconvenients de les instal·lacions mareomotrius són:

• L'impacte que puguin tenir en la flora i la fauna marines.
• Són escasses i estan poc desenvolupades.
• La seva instal·lació representa una gran despesa econòmica.
• El funcionament de la font d'energia utilitzada és discontinu.
• La màxima producció d'electricitat es genera durant la nit, que és quan el consum energètic és mínim.

9. Energia geotèrmica

L'energia geotèrmica és la que prové de l'energia de l'interior de la Terra i que es manifesta en forma de calor.

La Terra és una font d'energia que irradia calor de manera contínua cap a l'atmosfera, atès que el seu nucli és format per roques foses a altes temperatures.

Des de temps remots es coneix aquesta calor interna del nostre planeta, la qual es manifesta en fenòmens com ara erupcions volcàniques, guèisers, aigües termals, o en l'increment de temperatura que s'observa en perforacions realitzades en mines i pous.

Aquesta font d'energia s'utilitza, fonamentalment, aprofitant la calor de les aigües subterrànies mitjançant bescanviadors de calor.

L'aprofitament geotèrmic com a recurs energètic està molt estès en països del nord d'Europa, on les fonts de calor subterrànies són més nombroses.

Catalunya i l'Estat espanyol són unes de les zones europees amb més perspectives geotèrmiques. No obstant això, els aprofitaments actuals, tots a baixa temperatura, són molt escassos.

A les centrals geotèrmiques, aquesta energia es fa servir com a font primària per produir electricitat. La primera central geotèrmica es va construir a Lardarello (Itàlia), l'any 1913. La central més gran del món és a Geisers (Califòrnia, EUA), amb una potència instal·lada que s'apropa als 2 000 MW.

8. Energia eòlica

L’energia eòlica es basa en l’aprofitament del moviment i la força del vent per realitzar un treball o per generar electricitat.

Una màquina eòlica produeix normalment energia mecànica de rotació. Consta d’un element mòbil de captació de l’energia del vent (anomenat rotor) acoblat a un eix que es connecta, segons l'ús que se'n vol fer, a una bomba o a un generador elèctric. Les màquines eòliques que transformen l'energia cinètica del vent en energia mecànica s'anomenen també aeroturbines.

En podem distingir, bàsicament, dos tipus:

Els aeromotors que són màquines lentes, actualment gairebé en desús, caracteritzades per un rotor format de nombroses pales, normalment entre 12 i 24.Proporcionen poca potència i s'utilitzen sobretot per al bombejament d'aigua dels pous.

Els aerogeneradors són màquines ràpides d'eix horitzontal, de perfil semblant a les hèlixs d'un avió, el rotor de les quals es caracteritza per tenir poques pales.

S'utilitzen per produir electricitat, acoblant un generador elèctric al rotor. Poden subministrar potències elevades. 

Les instal·lacions eòliques productores d'energia elèctrica, igual que les solars fotovoltaiques, poden connectar-se a la xarxa elèctrica o bé funcionar de manera aïllada.Les instal·lacions aïllades, no connectades a la xarxa elèctrica, s'utilitzen per a aplicacions com ara electrificacions rurals, aplicacions agrícoles, senyalització, repetidors de comunicacions, bombejament d'aigua, etc.

7. Energia solar fotovoltaica

Un altre sistema d'aprofitament de l'energia solar és la conversió fotovoltaica.

La conversió fotovoltaica consisteix a transformar directament la radiació lluminosa del Sol en energia elèctrica. Per dur a terme aquesta conversió es fan servir unes cèl·lules solars o fotovoltaiques.

Les cèl·lules fotovoltaiques són el principal component d'una instal·lació solar fotovoltaica i estan constituïdes per una làmina de material semiconductor, normalment de silici, que té la propietat de produir electricitat quan hi incideix la llum.

Aquest fenomen es coneix amb el nom d'efecte fotovoltaic.

A més de les cèl·lules fotovoltaiques, formen part d'una instal·lació solar fotovoltaica, com a components habituals, els elements següents:

·         Bateria o acumulador. Es fa servir en instal·lacions autònomes no connectades a la xarxa elèctrica per emmagatzemar energia elèctrica.

·         Inversor. Transforma el corrent continu generat per la instal·lació solar fotovoltaica en corrent altern, per així poder utilitzar aparells de consum més habituals, de 230 V en corrent altern, o bé per poder lliurar l'energia a la xarxa elèctrica.

·         Regulador de càrrega. En instal·lacions autònomes, té la funció de protegir els acumuladors contra la sobrecàrrega i la descàrrega excessiva.

Les aplicacions d'aquest tipus d'instal·lacions solars es poden classificar en dos grans grups:

Les instal·lacions autònomes o aïllades de la xarxa elèctrica s'utilitzen en aplicacions agrícoles, senyalització i comunicacions, electrificació d'habitatges rurals, sistemes de depuració d'aigües, enllumenat públic, etc.

Darrerament ha adquirit molta rellevància l'arquitectura bioclimàtica, que té com a finalitat aprofitar al màxim l'energia solar en la construcció d'edificis.

6. Energia solar tèrmica

L'energia solar tèrmica s'utilitza, principalment, per a la producció d'aigua calenta sanitària i per a la calefacció d'habitatges i piscines.

Una instal·lació solar tèrmica consisteix, bàsicament, en un captador solar, un  panell solar, que capta la radiació solar, un dipòsit acumulador que emmagatzema l'energia tèrmica obtinguda i uns elements auxiliars, és a dir, canonades, bombes, vàlvules, etc.,  que s'encarreguen de la distribució de la calor fins als llocs de consum.

Les instal·lacions solars aporten un important estalvi d'energia primària i requereixen poc manteniment. Les instal·lacions solars tenen una mitjana de vida d'entre 20 i 25 anys i els seus costos es poden calcular amb exactitud. Sense oblidar que, les cases amb instal·lacions solars es poden llogar o vendre amb facilitat, per la seva estalvi econòmic en la despesa mensual de l'energia.

Un edifici ben aïllat pot disposar d'aigua calenta i calefacció solars, amb el suport d'un sistema convencional de gas o elèctric que només funcionaria en els períodes sense sol. El cost de l'energia convencional seria només una fracció del que arribaria sense l'existència de la instal·lació solar .El captador solar tèrmic pla de coberta vidrada és un dels tipus més populars i utilitzats.

Els elements que el formen són: coberta transparent, tubs de circulació, superfície absorbent i material aïllant.

El seu funcionament es basa en l'efecte d'hivernacle: la radiació solar que travessa la coberta transparent és captada per la superfície absorbent, i és transmesa en forma de calor al fluid que hi circula.

El vidre o plàstic de la coberta impedeixen que la radiació surti a l'exterior, la qual cosa provoca l'augment de la temperatura a l'interior de la caixa.

El forn solar és una aplicació dels sistemes solars d'alta temperatura. Un conjunt de miralls plans reflecteixen els raigs del Sol sobre un mirall parabòlic gegantí que els concentra en el focus, on es troba el gresol del forn i on s'assoleixen temperatures de 3 800 °C.

En poques paraules definiríem l'energia solar tèrmica o energia termosolar com l'aprofitament de l'energia del Sol per a generar calor mitjançant l'ús de col·lectors o           panells solars tèrmics.  

Aquesta energia      solar s'encarrega d'escalfar l'aigua o un altre tipus de fluids a temperatures que poden oscil · lar entre 40 º i 50 º, sense superar els 80 º.

5. Energies renovables

Les energies renovables són les que provenen de fonts energètiques que es renoven de forma continuada, és a dir,que no s’esgoten, al contrari dels combustibles fòssils. A més, tenen la qualitat de no ser contaminats.

Les energies renovables tenen el seu origen en el Sol, ja que la seva radiació és la causant dels diferents cicles naturals que originen diverses fonts energètiques: l'escalfor del Sol, el vent, les onades, les marees, els corrents d'aigua dels rius, la llenya dels arbres, etc.

Els avantatges més importants de les energies renovables són els aquests:

•    Asseguren la protecció de l'entorn natural. La majoria d'aquestes fonts d'energia tenen un impacte ambiental menor.
•          L'ús d'energies renovables redueix les emissions de CO2 a l'atmosfera.
•          Permeten una menor dependència de recursos energètics limitats i esgotables, com ara els combustibles fòssils.

Aquest  tipus d'energies tenen l'inconvenient, que les inversions necessàries són elevades en relació amb els resultats energètics obtinguts. Aquesta és la raó de que s’utilitzin poc.

Per altra banda, cada cop hi ha més interès social i institucional a impulsar l'ús d'aquestes energies pels avantatges que presenten. La inversió en recerca i desenvolupament de tecnologies que facin rendible l'aprofitament d'aquestes energies afavorirà la implantació d'aquests sistemes.

Les energies renovables més utilitzades són: solar tèrmica, solar fotovoltaica, hidràulica, eòlica, biomassa i residus, geotèrmica i mareomotriu.

En l'actualitat, disposem de dos sistemes d'aprofitament de l'energia solar:

• Un que transforma la radiació solar en energia tèrmica, per obtenir aigua calenta per a ús domèstic i industrial.
• I un altre que la transforma directament en energia elèctrica, mitjançant l'anomenada tecnologia fotovoltaica.

4. Centrals nuclears

Una central nuclear, és una central termoelèctrica en què la font d'energia tèrmica s'obté d'una reacció nuclear provinent d'un material radioactiu.

La reacció nuclear es produeix en el nucli del reactor, i serveix per escalfar un líquid que circula per uns conductes que actuen, com una caldera, on es genera el vapor a pressió per accionar la turbina. I per acabar, l'alternador acoblat mecànicament a la turbina genera l'electricitat.

Les centrals nuclears presenten un risc potencial de contaminació radioactiva provocada per les emissions i la gestió de residus, precisament aquest és el problema més gran que te les centrals nuclears.  El Consell de Seguretat Nuclear (CNS) i l’Empresa Nacional de Residus Radioactius (ENRESA) són els organismes encarregats de vetllar aquestes  qüestions.

4.1. Centrals nuclears a Catalunya

A Catalunya hi ha tres centrals nuclears en funcionament: Vandellós II(Baix Ebre), Ascó i Ascó II(Ribera d’Ebre). Totes tres estan situades al tarragonès i molt a prop de Tarragona, que té un important port.

3. Les centrals tèrmiques

Les centrals tèrmiques o centrals termoelèctriques  generen electricitat a partir de l'energia tèrmica produïda per una combustió. S’ usen combustibles com el gas natural, el carbó etc.

Una central tèrmica està constituïda per les següents parts: la caldera, l'alternador o generador elèctric, el condensador, la bomba, la torre de refrigeració  i la xemeneia.

Totes les centrals tèrmiques convencionals funcionen de manera semblant.

El combustible emmagatzemat es crema al cremador i subministra l'escalfor o energia tèrmica a la caldera per obtenir vapor d'aigua; aquest vapor d'aigua a pressió acciona una turbina de vapor, la qual fa girar l'alternador per produir energia elèctrica. Al parc de transformació i distribució, l'energia elèctrica passa per un transformador que s'encarrega d'adequar la intensitat i la tensió per poder-la transportar fins a les estacions transformadores properes a les poblacions.

3.1. Centrals tèrmiques a Espanya

En aquest mapa podem veure la distribució de las centrals tèrmiques per la geografia espanyola. Com podem observar les centrals es troben a prop de les principals conques mineres o a prop dels ports principals, és a dir, a on es troba el combustible.

En aquest tipus de centrals produeixen un gran impacte ambiental, les més freqüents són, la pluja àcida i l’ efecte hivernacle.  La pluja àcida provoca un augment de l'acidesa dels llacs, dels rius i dels torrents d'aigua, i en alguns casos, dels sòls, la qual cosa afecta greument la vegetació de les zones on la pluja àcida cau amb regularitat. Per altre banda l'efecte d'hivernacle és provocat pel CO₂ i altres gasos que s'alliberen a l'espai en l'ús de diferents combustibles. Provoca una elevació de temperatura del planeta que pot tenir greus efectes climàtics.

2. Les centrals hidroelèctriques

A les centrals hidroelèctriques és forma energia a partir de l’aigua, que és una font d’energia renovable. Els components d’una central hidroelèctrica són els següents:
Presa o embassament, conductes d’aigua, sala de màquines, la turbina hidràulica, l'alternador o generador elèctric i el parc de distribució.

El funcionament d'una central hidroelèctrica consisteix en la captació d'aigua d'un riu  que és conduïda cap a la turbina a través de la canonada forçada i aprofitant l'altitud del desnivell. L'energia de l'aigua, en baixar per la canonada, posa en moviment la turbina i la fa girar. Al seu torn, la turbina fa girar l'alternador, que és l'element que finalment produeix l'electricitat. L'aigua que surt de la turbina és retornada al riu a través d'un canal.

L'electricitat d'origen hidràulic és una energia renovable no contaminant que, en el cas de les minicentrals, té un impacte ambiental mínim, sempre que es tingui cura de la protecció de l'entorn on s'ha d'instal·lar. No obstant això, les grans centrals hidroelèctriques sí que provoquen un impacte sobre el medi ambient, per culpa de la construcció de preses i embassaments.

2.1.1. L'energia hidroelèctrica a Catalunya

L’any 2003 hi havia 38 centrals hidroelèctriques  en servei a Catalunya. Pel que fa a la minihidràulica, existeixen actualment 345 centrals.

1. L’energia

L’energia es necessita per fer funcionar qualsevol dispositiu. Cada cop hi ha més necessitat d’energia i en els darrers quaranta anys, el consum d’energia s’ha triplicat. La disponibilitat d’energia és molt important ja que permet el funcionament de les indústries, aparells, etc.

1.2. D’on s’obté l’energia?

Els  pobles primitius ja  aprofitaven l'energia del Sol i la del vent. Més endavant, aprengueren a aprofitar la força del foc, que va representar la primera revolució energètica. Al segle XIX, es va necessitar grans quantitats d'energia per a les màquines de les indústries, es va recórrer a l'impuls de l'aigua i a l'escalfor del foc. Els elements que hi ha a la natura que poden ser transformats en energia, com ara l'aigua, el vent, el carbó, el petroli, etc., s’anomenen fonts d'energia.

Per mitjà de processos tecnològics, l'ésser humà ha aconseguit aprofitar les diferents fonts d'energia i, així, produir treball o transformació entre elles. Les formes d'energia més importants són: mecànica, tèrmica, elèctrica, nuclear, química, sonora i radiant.  

1.2. Les diferents  fonts d’energia

Les fonts d'energia es poden classificar segons la seva naturalesa o segons les reserves disponibles i la capacitat de regeneració. Segons, d'on s'obtenen, les fonts d'energia poden classificar-se en primàries o secundàries:

·         Les fonts d'energia primàries són les que es troben a la natura. Ho són el vent, l'aigua, el Sol, la llenya, el carbó, el petroli, etc.

·         Les fonts d’energia secundàries són les que s’obtenen a partir de les fonts primàries: electricitat, gasolina, etc.

Aquestes al mateix temps es classifiquen segon les reserves disponibles de les fonts d’energia i de la capacitat de regeneració que tenen:

Renovables: Són les que provenen de fonts energètiques que es renoven en un període  curt i de les quals hi ha reserves il·limitades, com ara les que provenen del Sol, del vent, de l’aigua del mar, dels rius... Són fonts d’energia renovable: solar, hidràulica, eòlica, biomassa, geotèrmica i mareomotriu i energia de les ones del mar.

No renovables: Són les que provenen de fonts d’energia que trobem a la Terra en quantitat limitada, són exhauribles.