Clasificación y desafíos de las energías renovables y no renovables, Tesis de Bachillerato de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente

¡Descarga Clasificación y desafíos de las energías renovables y no renovables y más Tesis de Bachillerato en PDF de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente solo en Docsity! TEMA 10 RECURSOS ENERGÈTICS RUTINA CONECTAR-EXTENDER-DESAFIAR: Anem a veure què sabeu del tema ;) Farem un PARLANT AMB GUIXOS (grups de 4 persones) Així connectarem amb idees prèvies (que ja sabíeu del tema). Teniu 5 minuts per a fer-ho. Sembla que només tindrem disponibilitat de combustibles fòssils durant uns 50 anys (si seguim amb la demanda actual). Com que els recursos energètics no són il·limitats, cal buscar altres fonts d’energia estables de cara al futur. La solució: cercar energies renovables i no contaminants. milions d'habitants 6.000 5.000 4,000 3.000 2.000 1.000 0 2000aC 1400a4C 800aC 200aC 400dC 1000dC 1600 dC any Fig. 1. Evolució de la població al món. GTEP 18 — consum d'energia 16 — previsions moderades 5 tendencia actual 12 10 8 6 4 2 0 1900 1930 1960 1990 2020 any DESAFÍO: • Què passa amb l’energia Hidràulica? És una energia convencional o alternativa? • I amb la E. de la Biomassa? Intenteu resoldre el desafiament de manera individual (yo con yo) i seguidament explicareu les vostres opinions a la resta de companys (RUTINA: PENSO, CONVERSO i COMPARTEIXO). Controvèrsia en la classificació de l’energia hidràulica: –És renovable clarament, però no es pot considerar energia neta pq l’impacte que genera és important i negatiu per medi, així doncs no es pot considerar del tot una energia alternativa. Controvèrsia en la classificació de la biomassa: –És una energia renovable, però la seva combustió genera gasos (e.neta??). nuclear del gas natural 11,7% 17,3% saldo electric == hidráulica 0,2% 1,90% renovables ——— ólica 6,5% 0,91% ——— de la biomassa 2,93% r del biogás 0,21% ¿7 dels biocarburants 0,16% del petol del carbó solar fotovoltaica 0,003% 49,9% 14,5% solar térmica 0,04% de la incineració de RSU 0,30% geotérmica 0,01% Fig. 4. Participació de les energies renovables en el consum d'energia primaria a Espanya. TORBA LIGNIT HULLA ANTRACITA Al s. XVIII es comença a usar amb la màquina de vapor. Durant tot el s.XIX, amb la industrialització, va ser la font d’energia principal. A principis del s.XX comença a ser substituït per petroli. Actualment s’usa en : – Industria metal·lúrgica. –Centrals tèrmiques per produir electricitat. –Ús particular. Altres usos futurs: –La liqüefacció del carbó, causa menys impacte ambiental i el seu transport és menys difícil. A Catalunya, les mines de carbó es troben al Berguedà i a la conca del Segre. A l’estat espanyol, destaquem la mineria asturiana. RUTINA: PENSO-CONVERSO-COMPARTEIXO Anem a parlar dels problemes mediambientals. Observeu aquesta imatge: CTMA, ENERGIA | TRANSFORMACIONS, GESTIÓ MEDIAMBIENT, HIDROSFERA, RECURSOS LA SEQUERA DISPARA LES EMISSIONS DE GASOS D'EFECTE HIVERNACLE A ESPANYA O 16D'AGOSTDE2017 MONTSERRAT SANS ARIJA BY DEIXA UN Tot está lligat. Si no plou, lelectricitat a partir de centrals hidroelectriques es redueix. S'incrementa l'ús de carbó, i com a consequencia les centrals termiques que cremen aquest combustible fossil pugen un 71,9% la seva producció per mantenir la demanda. Que passa llavors? Increment de concentració de dióxid de carboni, ¡ un major efecte hivernacle. És un peix que es mossega la cua. Dos factors bàsics per a la formació del petroli: –Molts anys (10-220 milions d’anys) i elevades temperatures (70- 130ºC). Temperatures més elevades, converteixen el petroli en gas natural!!!! La maduració del petroli implica una disminució de la densitat i doncs guanya alçada mica en mica (migra cap a dalt). Si topa amb una roca impermeable, queda retingut (trampa), a la roca se l’anomena roca magatzem. Dins la trampa el petroli es separa de la manera següent: –Gas a la part superior –Petroli líquid al mig –Aigua salada a sota. L’extracció del petroli doncs, requereix d’un molt bon coneixement del medi geològic (estrats). Un cop extret del jaciment, es separa la part líquida, de l’aigua, el fang, la sorra… i es porta a les refineries. On es farà una destil·lació fraccionada. Destil·lació fraccionada: separa els hidrocarburs gasosos, dels hidrocarburs lleugers, dels hidrocarburs intermitjos: –Hidrocarburs gasosos: gas propà i butà (per ús domèstic), es comercialitzen en estat líquid. –Hidrocarburs lleugers: dissolvents, benzines, querosè (per motors agrícoles i avions) i gasoil. –Hidrocarburs intermitjos (fraccions intermèdies): olis minerals i asfalt. El petroli té major poder calorífic que el carbó. Concretament de cada isòtop d’urani, durant una fissió s’alliberen 2’5 neutrons. Un d’aquests té prou força per continuar una altre fissió (i així successivament: reacció en cadena). La fissió nuclear té lloc en reactors nuclears, que són una mena de recipients gegants que contenen els nuclis fissibles i on es du a terme la reacció en cadena. Val a dir que a la natura és difícil trobar l’isòtop d’urani radioactiu i doncs, sovint s’ha d’enriquir. A de més s’ha comprovat que per tal de augmentar l’eficiència de la reacció de fissió és millor alentir la velocitat dels neutrons. També cal absorbir els neutrons sobrants (per això en el reactor nuclear hi ha barres de control absorbents, formades per bor o cadmi). També cal que hi hagi líquids refrigerants per absorbir el calor de la reacció i evitar que el reactor nuclear es fongui. 10.2.4-. Energia hidràulica Els primers molins daten del s.II aC (per moldre gra). A finals del s.XIX, les antigues instal·lacions hidràuliques es van transformar per començar a produir electricitat gràcies a la turbina hidràulica i a la bobina, que convertia l’energia hidràulica en elèctrica. L’aigua, acumulada en els embassaments (a una certa alçada, acumula energia potencial), en obrir-se les comportes baixa i doncs passem a obtenir energia cinètica que mou la turbina, la qual fa girar uns imants que generen corrent elèctric!. No obstant no es pot considerar del tot, una energia neta, ja que els impactes mediambientals són molt importants: –Modifica l’entorn (tala d’arbres, deteriorament dels ecosistemes fluvials, inundació de masies i valls… per la construcció de la infraestructura). –Vida relativament curta de la infraestructura (degut a l’acumulació de sediments, que ja no arribaran a la desembocadura i doncs els deltes retrocediran, i tb les platges!). A Catalunya hi ha una gran tradició de minicentrals hidràuliques en zones de muntanya, q abasteixen a petites poblacions. Malgrat el poc impacte que aquestes minicentrals causen, estan minvant a favor de les més grans i perilloses mediambientalment (però que mouen més diners). A Catalunya hi ha pocs parcs eòlics tot i que en l’Atlas eòlic de Catalunya, s’ha comprovat que el 60% del terreny és factible, en quant a la velocitat del vent (intensitat), direcció i quantitat de vent. Es necessiten velocitat superiors als 5m/s. Des del punt de vista econòmic l’energia eòlica és de les més competitives, ja que la major inversió és en els aerogeneradors (70% del cost). L’aspecte polèmic: l’impacte paisatgístic dels aerogeneradors (interfereixen en les comunicacions i en el vol de les aus), i l’impacte acústic. 10.3.2-. Energia solar L’ús de la llum del Sol per satisfer les necessitats d’energia. El Sol és una font inesgotable i gratuïta i per tant una de les alternatives a l’actual crisis energètica dels combustibles fòssils. La intensitat de radiació depèn de: –La latitud –Els cicles diaris i anuals –Les condicions climàtiques 10.3.2-. Energia solar tèrmica Captura de l’energia solar per obtenir calor (escalfar una llar, l’aigua…). Els col·lectors solars (sistemes actius) s’encarreguen de capturar l’energia solar. –Són uns tubs pels quals passa un fluid impulsat per una bomba, que absorbeix l’energia solar, si el sistema està unit a un dipòsit d’emmagatzematge, l’energia es pot guardar. acumulador aigua Sanitaria e captador h sistema auxiliar ooo | aigua freda Hi ha altres sistemes passius de captura de l’energia solar: –Els hivernacles –Les cuines solars –L’arquitectura bioclimàtica Energia solar fotovoltaica Utilització de l’energia solar, per a la producció d’electricitat. Cal diferenciar tres grans grups de sistemes fotovoltaics: 1-. Sistemes autònoms: • Instal·lacions autònomes i separades de la xarxa elèctrica, que generen energia per cobrir les necessitats d’electricitat en el mateix lloc on el produeix la conversió fotovoltaica. • Ex: enllumenat, electrificació rural, il·luminació d’hivernacles. 2-. Sistemes connectats a la xarxa elèctrica: • L’electricitat generada no s’usa al 100% per al consum dels habitants de l’edifici, sinó que s’envia una part a la xarxa elèctrica general. 3-. Centrals elèctriques És una energia neta, inesgotable i àmpliament disponible. L’únic problema és la inversió inicial, que s’estabilitza al cap de poc temps. 10.3.3-. Energia geotèrmica El nostre planeta és una font que irradia energia en forma de calor. El gradient geotèrmic és aprox: cada 100m de profunditat, uns 2’5 o 3 ºC. En alguns punts hi ha anomalies geotèrmiques: –Zones de subducció. –Dorsals oceàniques i rifts continentals. –Punts calents. A Catalunya el major flux geotèrmic es troba en el sector més meridional (mediterrani). A la zona de l’Empordà i la Garrotxa es deu a la discontinuïtat de Mohorovici, on la distància entre el mantell i l’escorça terrestre només mesura 30km. Les manifestacions termals, tb són un clar exemple de flux geotèrmic: –Es tracta d’un aqüífer que actua de magatzem d’aigua procedent d’infiltració, i un sobreeixidor que descarrega el sistema i origina la font calenta, que s’ha escalfat a causa del flux calorífic profund. És una energia neta, renovable, amb un baix cost en les instal·lacions i una explotació senzilla. Aspectes negatius: és molt localitzada i doncs, no està a disposició de tothom. 10.3.4-. Hidrogen L’hidrogen s’introdueix en piles on es fa reaccionar amb oxigen per generar corrent elèctric. Com que no hi ha combustió no es produeixen gasos contaminants. L’únic residu és vapor d’aigua i calor. No es produeix soroll. Seria l’energia més neta si no fos que la font d’obtenció del H és el gas natural (tot i que podria procedir de l’electròlisi de l’aigua, però l’inconvenient és que cal energia per trencar l’aigua). 10.3.6-.Fusió nuclear La fusió de dos nuclis de H per obtenir un nucli d’He, genera més energia que la fissió nuclear. Durant el procés, s’alliberen neutrons i doncs massa i energia en forma de calor. Val a dir que la fusió s’aconsegueix a elevadíssimes temperatures (desenes de milions de graus), on els àtoms perden els electrons i doncs queden els nuclis despullats. La bomba d’hidrogen té finalitats militars. Els avantatges d’aquesta energia: –No generen residus radioactius. –Calen minúscules quantitats de combustible (H). –Generen una quantitat increïblement elevada d’energia. 10.3.7-. Bioenergia S’entén per biomassa el conjunt de matèria orgànica d’origen animal i/o vegetal, que es troba a la Terra. La biomassa es caracteritza per tenir un baix contingut en C i doncs la seva combustió no genera tants gasos contaminants (de fet genera CO2, q podrà ser de nou fixat per les plantes durant la Fotosíntesi, completant així el cicle del C).