LES CENTRALS ELÈCTRIQUES

Núria Rondón Clemente

ÍNDEX

Centrals nuclears....................................................................3-11

Parcs eòlics..........................................................................12-15

Centrals hidroelèctriques.........................................................16-22

Central tèrmica convencional....................................................23-26

Central de cicle combinat.........................................................27-30

Central de cogeneració de biomassa............................................31-35

Central incineradora de RSU......................................................36-39

Central solar fotovoltaica.........................................................40-43

Central solar tèrmica de torre...................................................44-47

Central solar de col·lectors distribuïts..........................................48-51

CENTRALS NUCLEARS

Són les centrals termoelèctriques que generen energia elèctrica a partir de la calor obtinguda en la fissió d’àtoms d’urani i de plutoni. Actuen com a centrals de base.

N’hi ha de diferents tipus segons els reactors que fan servir: Reactor d'aigua a pressió (PWR)

Reactor d'aigua en ebullició (BWR)

Reactor d’urani natural, gas i grafit (GCR)

Reactor avançat de gas (AGR)

Reactor refrigerat per gas a temperatura elevada (HTGCR)

Reactor d'aigua pesada (HWR)

3

ESQUEMA D’UNA CENTRAL NUCLEAR

4

REACTOR D’AIGUA A PRESSIÓ (PWR)

El reactor d'aigua a pressió és el reactor nuclear més utilitzat al món. S'ha desenvolupat principalment als Estats Units, RF Alemanya, França i Japó.

Aquest reactor nuclear utilitza urani enriquit en forma d'òxid com a combustible.

El moderador i el refrigerant utilitzat és l'aigua. L'energia generada pel nucli del reactor és

transportada mitjançant l'aigua de refrigeració que circula a gran pressió fins a un intercanviador de calor, on es genera el vapor que accionarà les turbines.

5

REACTOR D’AIGUA EN EBULLICIÓ (BWR)

El reactor d'aigua en ebullició, també s'utilitza amb freqüència.

Tecnològicament ha estat desenvolupat principalment als Estats Units, Suècia i la RF Alemanya.

En aquest reactor, l'aigua s'utilitza com a refrigerant i moderador.

El combustible és urani enriquit en forma d'òxid.

6

REACTOR D’URANI NATURAL, GAS I GRAFIT (GCR)

Aquest tipus de reactor nuclear utilitza urani natural en forma de metall com a combustible. El combustible s'introdueix en tubs d'un aliatge de magnesi anomenat magnox.

El moderador utilitzat és el grafit i la nevera és gas, anhídrid carbònic.

La tecnologia d'aquest tipus de reactor nuclear, ha estat desenvolupada principalment a França i Regne Unit.

7

REACTOR AVANÇAT DE GAS (AGR)

Ha estat desenvolupat al Regne Unit a partir del reactor nuclear d'urani natural-grafit-gas.

Les principals novetats són que el combustible nuclear, en forma d'òxid d'urani enriquit, està introduït en tubs d'acer inoxidable i que l'atuell, de formigó pretensat, conté els canviadors de calor en el seu interior.

8

REACTOR REPRODUCTOR RÀPID (FBR) Hi ha diversos dissenys, sent el rus i el francès els que es

troben més avançats.

La principal característica dels reactors ràpids és que no utilitzen moderador i que, per tant, la majoria de les fissions es produeixen per neutrons ràpids.

El nucli del reactor consta d'una zona fissionable, envoltada d'una zona fèrtil on l'urani natural es transforma en plutoni. També pot utilitzar-se el cicle urani 233-tori.

El refrigerant és sodi líquid, el vapor es produeix en intercanviadors de calor. El seu nom de "reproductor" és perquè a la zona fèrtil es produeix major quantitat de material físsil que la que consumeix el reactor en el seu funcionament, és a dir més combustible nou que el que es gasta.

9

FUNCIONAMENT

Mitjançant els reactors es produeix energia calorífica en forma de vapor. El vapor és transportat a un recipient d’expansió i després a un generador de vapor on es transfereix la calor a una reserva d’aigua. L’aigua del reactor té un circuït tancat i un cop refredada es torna a escalfar. L’aigua de la reserva ja convertida en vapor passa per la turbina connectada a un generador que produeix l’electricitat. L’aigua es fa passar per un condensador i torna a la reserva.

10

11

CENTRAL NUCLEAR DE SANTA MARIA DE GAROÑA Propietat: Nuclenor

Potència tèrmica: 1.381 MWt

Refrigeració: Circuit obert (riu Ebre)

En funcionament des de 1970

PARC EÒLICS

Són parcs ens els quals hi ha una gran quantitat d’aerogenerador que produeixen energia elèctrica mitjançant l'energia eòlica.

La tecnologia actual només permet fer servir els vents horitzontals, però si es poguessin aprofitar tots els vents, l'energia produïda seria suficient per abastir cinc vegades la necessitat energètica mundial actual.

12

ESQUEMA D’UN AEROGENERADOR

13

FUNCIONAMENT D’UN AEROGENERADOR

El vent mou les pales, que s’orienten per optimitzar el rendiment o aturar l’aparell. Les pales transmeten la seva potència per la boixa fins a un multiplicador connectat a un generador que produeix l'energia elèctrica. Aquesta energia és transportada fins a un convertidor que transforma l'energia i l'envia a la xarxa elèctrica.

14

PARC DE SERRA I RUBIÓ I

Està situat a Rubió, a Castellfullit del Boix.

Pertany a l’empresa Acciona

Té una potència de 49,5 MW.

Té una potència unitària de 1,5 MW

15

CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES

Es basen en l’aprofitament de l'energia de l’aigua que transporten els rius per convertir-la en energia elèctrica, fent servir turbina acoblades als alternadors.

N’hi ha de dos tipus: centrals d’aigua fluent o centrals d’aigua embassada.

16

TIPUS DE CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES Centrals d’aigua fluent: aprofiten directament o per

mitjà de preses petites l'energia de l’aigua. El seu rendiment és baix.

Centrals d’aigua embassada: aprofiten l'energia d’aigua retinguda mitjançant presses. En distingim d'acumulació si s’extreu l'energia de l’aigua d’un desnivell d’un riu, o de derivació si es desvien les aigües del riu a una presa.

17

ESQUEMA D’UNA CENTRAL HIDROELÈCTRICA

18

TIPUS DE PRESES

Presa de gravetat

Presa de gravetat de contraforts

Presa de volta o arc senzill

Presa d’arcs i contraforts

19

TIPUS DE TURBINES

Turbina pelton: salts de gran altura i gran cabal.

Turbina Francis: salts mitjans i cabal regulable.

Turbina Kaplan; salts de poca altura i cabal molt variable.

20

FUNCIONAMENT

La presa reté l’aigua del riu i provoca un embassament i un augment del nivell de l’aigua. L’aigua es transportada per una canonada forçada a les turbines. Solidari a l’eix de la turbina hi ha el rotor alternador i un generador de corrent continu que genera un camp magnètic a les bobines del rotor i produeix en el bobinatge de l’estator un corrent altern de tensió mitjana i intensitat elevada. Finalment amb els transformadors s’eleva la tensió que arribarà a les línies de la xarxa de transport.

21

CENTRAL HIDROELÈCTRICA DEL CARPIO

Cota de l’embassament: 137,25m

Potència total:9,4MW Salt d’aigua: 19,74m Tipus de turbina: Francis Número de turbines: 3

22

CENTRAL TÈRMICA CONVENCIONAL

Les centrals tèrmiques convencionals generen energia elèctrica a partir de l'energia tèrmica produïda per la combustió de carbó, fuel o gas natural.

S’anomenen convencionals per diferenciar-les d’altres que generen electricitat fent servir turbines de vapor.

Fan servir com a combustible carbó, fuel, gas natural o diferents combustibles en el cas de les centrals termoelèctriques mixtes.

23

ESQUEMA CENTRAL TÈRMICA CONVENCIONAL

24

FUNCIONAMENT

Mitjançant la calor que es genera en la combustió d’un combustible fòssil s’escalfa aigua fins a convertir-la en vapor. Al sobreescalfador la humitat de l’aigua és eliminada i llavors la seva temperatura puja. Aleshores s’introdueix a les turbines creant energia cinètica. Fent servir un generador es converteix en energia elèctrica. El vapor que s’ha fet passa per el condensador i s’introdueix de nou a la caldera fent servir una bomba.

25

CENTRAL TÈRMICA DE COMPOSTILLA Està situat a Lleó

Extreu el carbó de les mines entre el Bierzo i Lacian.

Es va construir al 1965, però no va funcionar fins a 1972.

Té una potencia de 1.341MW

26

CENTRAL DE CICLE COMBINAT

Una central de cicle combinat és una instal·lació que genera energia elèctrica fent servir dos circuits, el primer fa servir la combustió del gas i de l’aire, i el segon fa servir l’escalfor produïda per crear vapor d’aigua.

La principal diferencia amb les convencionals es que la convencial extreu l'energia de la combustió del gas directament.

27

CENTRAL DE CICLE COMBINAT

28

FUNCIONAMENT CENTRAL DE CICLE COMBINAT El gas combustible es barreja amb l’aire a pressió produint una

combustió que fa girar la turbina de gas. Llavors les turbines generen energia elèctrica en forma de corrent altern. L’energia va fins al transformador on s'adequa a les necessitats de la xarxa.

Alhora la combustió genera calor que s'aprofita per convertir aigua en vapor. El vapor s’expandeix fins a unes turbines que en girar generen energia elèctrica, llavors es repeteix el mateix procediment d’abans. El vapor es porta fins al condensador on es refreda per tornar-la a fer servir.

29

CENTRAL DE CICLE COMBINAT DEL BESÓS Va ser construïda entre 2000 i 2002

Extreu l’energia del gas natural

Té un consum de: 677MWh

Té una potència de 142MW

Rendiment:58%

30

CENTRAL DE COGENERACIÓ DE BIOMASSA Una central de biomassa és una instal·lació que

permet aprofitar l'energia de la biomassa (matèria viva existent en un moment determinat a la Terra) per generar electricitat.

La biomassa es classifica tenint en compte el seu origen. Pot ser: natural, seca, residual humida, cultius energètics i biocarburants.

31

ESQUEMA CENTRAL DE COGENERACIÓ DE BIOMASSA

32

GENERACIÓ DE LA BIOMASSA Processos físic: Estan destinats a preparar la biomassa per a

l’ús directe com a combustible o per processos bioquímics o termoquímics posteriors. Ex: homogeneïtzació o refinament (adequació) o densificació (millora de les propietats)

Processos termoquímics: processos per obtenir combustibles sòlids líquids o gas a partir de la biomassa. Ex: piròlisi o destil·lació seca (obtenció de carbó vegetal) o gasificació (obtenció d’un gas forma CO, H2 i CH4)

Processos bioquímics: la biomassa es sotmesa a dos processos de fermentació: digestió anaeròbica (obtenció de biogàs), fermentació aeròbica o alcohòlica (obtenció de bioalcohol).

33

FUNCIONAMENT CENTRAL DE COGENERACIÓ DE BIOMASSA

Un cop la biomassa ha passat per un conjunt de processos, a partir dels quals ha adquirit les característiques necessàries, es crema. (De vegades el combustible es barreja amb altres combustibles per fer-lo més eficient). A partir de combustió de la biomassa i el calor que es genera s’escalfa l’aigua, que s’havia reescalfat anteriorment mitjançant l’intercanvi de gasos, fins a convertir-la en vapor. Aquest vapor s’expandeix per les turbines que estan connectades a un generador elèctric, que genera l'electricitat.

34

CENTRAL DE BIOMASSA DE REOCIN Està situada a Cantabria

Fa servir biomassa natural

Consum de biomassa per any:100.000t

Té una potencia de 10MW

35

CENTRAL INCINEDARORA DE RSU

Són les centrals que generen energia elèctrica a partir de la combustió de residus sòlids urbans.

Aquests són els residus que han estat generats en l’activitat domèstica en els nuclis de població o zones d’influència. Actualment hi ha diferents processos per eliminar-los: abocament, compostatge, reciclatge, i incineració.

36

ESQUEMA CENTRAL INCINEDARORA DE RSU

37

FUNCIONAMENT INCINEDARORA DE RSU El primer que es fa es separar els diferents tipus de

materials que componen els residus sòlids urbans. Es retiren els reciclables com són els vidre, el metall, el paper, etc. i els residus restants es portent al forn on es cremen. L’escalfor que genera aquesta combustió fa que l’aigua que circula per les canonades s'escalfi fins a convertir-se en vapor d’aigua. Llavors el vapor s’expandeix per les turbines que estan connectades a un generador elèctric, que genera l'electricitat.

38

INCINEDARORA DE RSU DE SANT ADRIÀ DEL BESÓS Va ser reformada entre 2006-2014

Té una capacitat de:360.000t/any

Genera: 220.000MWh/any

Venda d’energia elèctrica: 200.000MWh/any

39

CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA

Són instal·lacions que generen energia elèctrica a partir dels mòduls fotovoltaics i els rajos de sol.

Els mòduls fotovoltaics estan formats per cèl·lules fotovoltaiques que tenen la propietat de produir electricitat quan hi incideixen els rajos solars o fotons de radiacions, això s’anomena efecte fotovoltaic.

40

ESQUEMA CENTRAL FOTOVOLTAICA

41

FUNCIONAMENT CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA

Quan els rajos de sol incideixen en els mòduls fotovoltaics es genera electricitat. Aquesta electricitat es transportada primer fins a un armari de corrent contínua , llavors es converteix en corrent alterna per mitjà d’un inversor, i es transporta fins a un armari de corrent alterna. Llavors l’energia elèctrica passa pels transportadors per arribar a la xarxa de transport elèctric.

42

LES TRENCADES Està situada a València

Té una potència de 0,8MWp

Té 4.641 mòduls fotovoltaics

Produeix: 1.220.206kWh/any

43

CENTRAL SOLAR TÈRMICA DE TORRE Són instal·lacions que generen energia elèctrica fent

servir l’energia calorífica produïda pel sol. Són construïdes en zones seques i amb altes

temperatures on no incideixen els núvols per aprofitar al màxim l’energia solar.

44

FUNCIONAMENT CENTRAL SOLAR TÈRMICA DE TORRE Els rajos de sol incideixen als heliòstats, els quals

projectaran els rajos a la part més alta de la torre on es troba un forn solar. El forn solar escalfa un líquid portador (vapor d’aigua, sodi, sals fosses...) que arribarà a un sistema d’emmagatzematge per què la turbina també treballi a la nit. El fluid va fins a un generador de vapor on s’escalfa l’aigua fins a convertir-se en vapor. El vapor s’expandeix per les turbines connectades a un generador produint electricitat que passarà per un alternador abans d’arribar a la xarxa de transport. Mentrestant el vapor es condensarà per poder-lo fer servir una altra vegada.

45

ESQUEMA CENTRAL SOLAR TÈRMICA DE TORRE

46

PS20 Està situada a Andalusia

Va ser construïda entre 2006 i 2009

Té una potència de 20MW

La torre té una alçada de 165m

47

CENTRAL SOLAR DE COL·LECTORS DISTRIBUITS

Utilitzen els anomenats col·lectors de concentració, que acumulen la radiació solar que reben en la superfície captadora d’un element receptor de superfície molt reduïda (un punt o una línia), la qual cosa permet obtenir, amb bons rendiments, temperatures de fins a 300°C suficients per produir vapor a alta temperatura, que s’utilitza per generar electricitat o també en altres processos industrials.

48

ESQUEMA CENTRAL SOLAR DE COL·LECTORS DISTRIBUÏTS

49

CENTRALS SOLAR DE COL·LECTORS DISTRIBUÏTS

Primer el rajos de sol incideixen en els col·lectors escalfant-los, i alhora escalfant un líquid portador (vapor d’aigua, sodi, sals fosses..). El líquid va fins a un dipòsit d’emmagatzematge i després a una caldera on escalfa aigua fins a produir vapor d’aigua. El vapor s’expandeix per les turbines connectades a un generador, d’aquesta manera es produeix energia elèctrica. Aquesta energia elèctrica haurà de passar per un transformador abans d’arribar a la xarxa de transport d’electricitat. Tant el vapor d’aigua com el líquid portador es condensen per fer-los servir de nou.

50

CENTRALS SOLAR DE COL·LECTORS DISTRIBUITS DEL DESERT DE MOJAVE Està situat a Califòrnia.

Genera 354MW

Fa servir oli sintètic com a líquid portador que es pot escalfar fins a 400º

51