Energia petrolifera

La descomposició de la matèria orgànica en un medi anaeròbic i sota pressions i temperatures elevades dóna lloc a un líquid viscós format per milers d’hidrocarburs diferents: el petroli.

Existeixen diferents tipologies d’hidrocarburs, amb fórmules químiques diverses. Químicament es divideixen en tres famílies:

• els alcans —hidrocarburs saturats parafínics- de cadena lineal;
• els naftens —hidrocarburs de naturalesa cíclica-
• i els hidrocarburs aromàtics.

El poder calorífic aproximat és de 10.000 kcal/kg. La base atòmica dels hidrocarburs és el carboni (C) i l’hidrogen (H), al igual que molts dels compostos elementals dels organismes com, per exemple, els hidrats de carboni o els àcids grassos, fet que explica el seu origen orgànic.

Els jaciments de petroli són constituïts sempre per una roca impermeable, constituint una barrera que el petroli no pot travessar, la qual té damunt d’ella la roca magatzem, on el petroli es troba impregnant la pròpia roca. Una propietat característica del petroli és la miscibilitat de totes les seves fraccions, per la qual cosa forma una fase orgànica contínua.

En canvi, els hidrocarburs són poc miscibles en aigua, sent més lleugers que aquesta, fet que permet que el petroli formi sempre una capa damunt la seva superfície. El petroli no forma 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.

Gas natural

Combustible d'origen fòssil que es forma de la degradació de matèria orgànica de milions d'anys. El gas natural és una barreja d'hidrocarburs lleugers compostus principalment per metà (en major percentatge), nitrogen, diòxid de carboni . Se li troba en les profunditats de la Terra, i en moltes ocasions, comparteix els mateixos jaciments amb el petroli i el carbó. Generalment, aquests dipòsits es localitzen en el subsòl o sota el mar entre 1,5 i 4 km de profunditat. Una vegada que el gas natural ha estat extret de manera similar al petroli, és a dir, mitjançant perforacions que arriben als dipòsits (per mitjà de torres perforadores), se li treu l'excés d'aigua i les seves impureses. Després, és emmagatzemat fins a ser transportat fins a les zones de consum a través de canonades cridades gasoductes que surten directament dels tancs d'emmagatzematge. No obstant això, de vegades, les distàncies són llargues i el gas ha de ser traslladat en grans bucs. Però per a això, el gas ha de remenar, ja que d'aquesta manera es reduïx el seu volum en 600 vegades respecte de l'original.

Una vegada que arriba a la seva destinació, ha de ser transformat novament en gas en les plantes de regasificació i emmagatzemat fins al seu posterior consum. El gas natural té divers us energètics, entre ells:

Energia 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 es necessari direccionar el moviment dels electrons creant un camp elèctric en el sí del material.

La cèl·lula solar

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.

Entre els diversos materials semiconductors utilitzats per a la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques, el més emprat és el silici (monocristalí, policristalí o amorf). Aquest silici, dopat (contaminat artificialment) per un element determinar com el fòsfor o el bor, constitueix una capa de semiconductor amb excés de càrrega negativa, en el cas del fòsfor que s’anomena “n”, o amb excés de càrrega positiva en el cas del bor, que s’anomena “p”. La unió d’aquestes dues capes semiconductores “n-p” proveïda dels contactes elèctrics adequats fa possible l’aparició de corrent elèctric quan s’il·lumina la capa “n”.

La potència nominal de les cèl·lules es mesura normalment en vats pic (Wp), que és la potència que pot proporcionar la cèl·lula amb una intensitat de radiació constant de 1.000 W/m2 a 25ºC. 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 eólica

L'aprofitament de l'energia cinètica del vent no és res de nou; des de molt abans de la revolució industrial, l'home l'ha aprofitat per bombejar aigua o per propulsar els seus vaixells. Pot ser considerada una de les principals fonts d'energia no animal de la humanitat fins a principis del segle XIX, d'importància innegable per al desenvolupament de nombroses civilitzacions.

El vent, en termes generals, és el resultat dels diferents graus d'absorció de l'energia del Sol, la qual cosa provoca diferents nivells d'escalfament i pressió en l'atmosfera. El desplaçament de masses d'aire tendeix a eliminar aquests desequilibris de pressió. Cal diferenciar entre dos tipus bàsics de vents: d'una banda, els generals, deguts a la circulació de l'aire del planeta i, d'una altra, els vents de caràcter local originats, en la majoria dels casos, per les característiques orogràfiques i topogràfiques del terreny.

El sector de l'energia eòlica fa referència a tot el conjunt de tecnologies i aplicacions en les quals s'aprofita l'energia cinètica del vent i es transforma en energia elèctrica o mecànica. Així doncs, podem distingir dos aplicacions ben diferents: el de producció d'electricitat i el de bombejament d'aigua. Per a les primeres, parlem d'aerogeneradors o turbines eòliques i per a les segones d'aerobombes

Energia nuclear

L'energia nuclear és l'aprofitament de la capacitat que tenen alguns isotops de certs elements quimics per experimentar reaccions nuclears i emetre energia en la transformació. Una reacció nuclear consisteix en la modificació de la composició del nucli atomic d'un element, que podria mutar i passar a ser altre element com a conseqüència del procés. Aquest procés es dóna espontàniament entre alguns elements i en ocasions pot provocar-se i moderar-se mitjançant tècniques com ara el bombardeig neurologic.

Existeixen dues formes d'aprofitar l'energia nuclear per a convertir-la en calor: la fissió nuclear, en la qual un nucli atòmic se subdivideix en dos o més grups de partícules, i la fusio nuclear, en la qual almenys dos nuclis atòmics s'uneixen per a donar lloc a altre diferent.

Una altra tècnica, emprada principalment en piles d'enorme durada i en sistemes que requereixen poc consum elèctric, és la utilització degeneradors termoelectrics per radiótrops , electricitat en sistemes de termoparells a partir del calor transferit per una font radioactiva.

L'energia despresa en aquests processos nuclears sol aparèixer en forma de particules subatòmiques en moviment. Aquestes partícules, al quedar frenades per la matèria que les envolta, produeixen energia termoèlectrica. Aquesta energia tèrmica es transforma en energia mecànica utilitzant motors de combustió externa, com les turbines de vapor . Aquesta energia mecànica pot ser emprada en el transport, com per exemple en els vaixells nuclears; o per a la generació d'energia elèctrica en centrals nuclears.

La principal característica d'aquest tipus d'energia és l'alta quantitat d'energia que pot produir per unitat de massa de material utilitzat en comparació amb qualsevol altre tipus d'energia coneguda per l'eser huma

Energia hidraulica

El sol és l'origen d'aquesta font d'energia ja que a l'evaporar l'aigua del oceàns, llacs i rius dóna lloc al cicle d'aigua. L'aigua en el seu transcurs per la superfície terrestre té tendència, degut a la gravetat, a ocupar les posicions baixes i l'energia que aquestes caigudes produeixen és explotable per les centrals hidroelèctriques.

Dins d'una central hidroelèctrica podem distingir les següents parts:

1. La presa s'encarrega d'emmagatzemar l'aigua, i elevar-ne el nivell per a la seva utilització hidroelèctrica. Podem distingir diferents tipus de preses: de gravetat, de volta senzilla i de contraforts. Cal dir que el material de construcció sol ser de formigó armat.

2. El canal de derivació canalitza l'aigua de l'embassament fins a les turbines.
3. La cambra de pressió regula la pressió de l'aigua.
4. La canonada de pressió condueix l'aigua fins a la cambra de turbines, aquestes estan construides per diferents materials depenent de la pressió que hagin de suportar.
5. La cambra de turbines és el lloc on es troben les turbines que s'encarreguen de transformar l'energia mecànica de l'aigua en energia elèctrica mitjançant alternadors que es troben enllaçats a l'eix de la turbina. Podem distingir tres tipus de turbina: la Turbina Pelton, Turbina Kaplan i la Turbina Francis.

6. El canal de desguàs té la funció de tornar l'aigua a la llera del riu.
7. El parc de transformadors eleva la tensió del corrent per evitar pèrdues.