SostenibilitatRenovables
Continguts
Introducció
Les energies renovables són aquelles energies que es poden obtenir de fonts inesgotables. Aquestes són la eòlica, la mareomotriu, la geotèrmica, la hidroelèctrica, la solar, entre altres.
En aquest treball observarem els diferents tipus d’energies renovables, centrant-nos principalment en els la solar, la eòlica i la mareomotriu. Parlarem d’on provenen, com les obtenim i els seus avantatges i inconvenients. També parlarem de l’ús que se’ls hi dona a Espanya i d’algunes idees innovadores per generar energia.
Hem escollit aquest tema perquè l’hem vist com un fàcil de tractar, ja que se n’ha parlat molt d’aquest. També volíem investigar si hi ha en desenvolupament mètodes nous per obtenir energia que en un futur es podrien fer servir.
Energies
Energia Solar
L’Energia Solar és l’energia continguda en la radiació solar. Aquesta la transformem a energia tèrmica o elèctrica pel nostre consum, però no sempre s’ha pogut transformar. Al principi, les civilitzacions utilitzaven la energia solar de manera passiva. Els romans van ser els primers en fer finestres a les seves cases i en fer hivernacles per aprofitar la calor. Arquímedes va dissenyar un sistema per incendiar vaixells amb la ajuda de la radiació solar utilitzant miralls.
En 1792, Lavoisier, un químic francès, va crear un forn solar de manera similar amb dues lents per a fondre metalls, disseny que es pot veure a la figura 1. El 1874 Charles Wilson dissenyà i dirigí una instal·lació per destil·lar, la qual tenia la capacitat de destil·lar 22500 litres d’aigua diaris.
Figura 1: Disseny de Lavoisier pel seu forn solar
Avui dia encara aprofitem l’energia solar de forma passiva. A més d’utilitzar les finestres, un dels aspectes més importants a l’hora de construir edificis és la conservació de la calor. Un bon disseny té en compte les diferents variables per poder obtenir la calor necessària.
L’any 1838, Alexandre Edmond Becquerel va descobrir l’efecte fotovoltaic. A partir d’aquest descobriment, es va poder desenvolupar la transformació de l’energia a electricitat a través de les cèl·lules fotovoltaiques. Les cèl·lules aprofiten l’efecte fotovoltaic per generar electricitat. Aquestes estan formades per sicilià, un material semiconductor que s’ajuntarà amb una capa fòsfor per generar la càrrega negativa i una de boro per generar la càrrega positiva. Quan un fotó de la llum solar es troba amb una cèl·lula, això provocarà que els electrons de la capa negativa absorbeixin l’energia i es converteixin en conductors, cosa que generarà un camp elèctric. Els caps positius i negatius es connecten a través d’un cable, generant corrent elèctrica. El rendiment de les plaques variarà segons la radiació solar que rep, la qual pot ser influïda per la hora del dia o pel clima.
També existeixen els col·lectors d’energia solar, els quals transformen l’energia solar en energia tèrmica per aprofitar-la com a calor. Es classifiquen en col·lectors de baixa temperatura i els d’alta temperatura:
- Els de baixa temperatura s’utilitzen més per l’ús domèstic i habitual. No arriben a superar els 65ºC.
- Els de alta temperatura oscil·len entre els 100 i 300ºC. Alguns poden arribar a superar els 500ºC.
Pel transport de la calor s’utilitza aigua o aire. L’aigua també serveix per la bona conservació de la calor.
L’energia sola presenta alguns desavantatges, com per exemple el seu alt cost d’instal·lació. També necessita una gran superfície si vol captar la major quantitat d’energia possible, si tenim en compte que té un baix rendiment.
Energia Eòlica
L’energia eòlica és la forma d’energia renovable que s’obté mitjançant la força del vent. Més concretament, la funció d’aquesta energia és transformar aquesta força que obté a través del vent en electricitat. S’aconsegueix aquesta energia elèctrica mitjançant les pales dels aerogeneradors, la qual transforma l’energia cinètica en energia mecànica. A través dels generadors que estan connectats a les pales es transforma finalment en energia elèctrica.
Probablement l’energia eòlica sigui una de les energies més antigues que hi ha. Des del antic Egipte ja s’utilitzaven els primers transports moguts pel vent (vaixells de vela). Sobre el segle VII en Afganistan, es van veure els primers molins de vent que estaven constituïts per vuit veles de diferents teixits i els utilitzaven per moldre gra o treure aigua dels pous.
El 1802 es va el concepte predecessor del aerogenerador, que constava d’un generador elèctric connectat a un molí de vent. 40 anys més tard, amb la invenció de la dinamo, van aconseguir fer funcionar el primer aerogenerador. Amb això van aconseguir crear la primera turbina eòlica capaç de generar energia elèctrica i a l’any 1890 es va crear el primer aerogenerador específicament per generar electricitat.
L’aerogenerador, l’encarregat de generar l’electricitat, ha de treballar amb un vent d’entre 3 i 24 metres/segon (m/s), ja que 3 m/s es considera el mínim per poder generar electricitat i 24 m/s és el màxim el qual passats aquest punt, el mecanisme es podria espatllar.
L’energia eòlica té alguns desavantatges. Els grans parcs eòlics són visibles des de llargues distàncies (contaminació visual) i produeixen interferències amb les antenes. A més a més, els aerogeneradors poden arribar a ser un perill important per les aus, sobretot en hores nocturnes.
Figura 2: Un dels primers aerogeneradors creats per generar energia elèctrica
Energia mareomotriu
Aquest tipus d'energia s'obte aprofitant les marees, mitjançant l'us d'un alternador que s'encarrega de transformar l'energia mareomotriu en energia electrica. Es una energia neta ja que durant la seva producció no apareix cap típus de gas contaminant o liquids. D'altra banda la relació entre cost i beneficis no es gair bona, aqusts es un dels motius pels cuals es una de les energies renovables menys utilitzades. Tot i que aquest típus d'energia es basa en aprofitar l'energia de les marees, hi ha diferents maneres de generar energia electrica a partir d'aixó:
- Generador de corrents de marea: Aprofiten l'energia cinètica de l'aigua al moviment d'unes turbines, de manera similar a l'energia eòlica.
- Presa de marea: Fan us de l.'energia potencial que existeix a la diferencia entre les marees altes i les marees baixes. A aquest mètode el cost de l'infraestructura es molt elevat, per tant no trobem gaires preses de marea.
- Energia mareomotriu dinàmica: aquest mètode fa una barreja dels dos mètodes anteriors, normalment es construeixen preses que separen el mar d'una zona tencada, delimitada per la presa i un cop la marea puja les comportes de la presa es tenquen i posteriorment un cop ja ha baixat la marea s'aprofita l'aigua que ha quedat retinguda a quest recinte per generar energia a traves de turbines.
El primer model per generar energia mareomotriu es va realitzar a França a l’any 1799, si bé no va ser fins a principis dels anys 70 del segle XX quan van sorgir projectes financers per empreses i governs com els de Japó i regne unit.
Avantatges i inconvenients
Les energies renovables presenten uns avantatges i inconvenients que hem de tenir en compte a l’hora de parlar d’aquestes. Ja n’hem parlat d’uns quants inconvenients, però hi ha característiques que afecten totes les energies:
Avantatges
- Les energies renovables són tècnicament inesgotables. Les fonts d’energia convencionals aprofiten combustibles fòssils o materials que tenen una data límit de consum, però les fonts d’energia renovable duraran tant (per exemple, es preveu que el sol seguirà en actiu durant els pròxims 4 mil milions d’anys) que es pot considerar que són inesgotables.
- Les fonts d’energia són gratuïtes. Mentre que obtenir materials per generar energia pot resultar costós, la irradiació solar, el vent i el pas de l’aigua en certs llocs no costa obtenir-los.
- Generen menys emissions i residus que les no renovables.
Inconvenients
- La obtenció de l’energia a partir de les seves fonts és cara.
- La intensitat de la energia que es genera és més aviat baixa.
- Moltes vegades és difícil concretar la quantitat d’energia que es genera, al dependre principalment de factors aleatoris tals com el clima (per exemple, per obtenir energia solar necessitem que hi hagin pocs núvols i per la energia eòlica que faci vent). La conservació d’energia pot ajudar a combatre aquest desavantatge, però no sempre es pot realitzar.
- Algunes energies renovables generen contaminació. Per exemple, les centrals hidroelèctriques poden generar problemes en l’emigració de peixos i la creació d’embassaments artificials deixa inutilitzables grans dimensions de sòl a on créixer la vegetació. També s’ha de tenir en compte la contaminació visual que per exemple genera l’energia eòlica i la acústica.
Encara que de moment tenim aquests inconvenients, també s’ha de dir que s’estan millorant les tecnologies amb les que obtenim l’energia per poder reduir aquests inconvenients que limiten molt l’ús d’aquestes.
Energies renovables a Espanya
Al 2017 Espanya va registrar la pitjor dada de generació electricitat a partir d’energies renovables en els últims 5 anys, sent aquesta un 33,3%. Aquesta caiguda va ser deguda a la sequera que va patir la producció hidroelèctrica, la qual va caure un 48,4%, i la caiguda de la generació eòlica d’un 1,6%.
La energia eòlica va ser l’energia renovable més utilitzada en la demanda de l’any 2017, amb un 18,2% d’utilització entre totes les aportacions.
Figura 3: Gràfic d'aportacions de les diferents energies en l'any 2017
El seu poc ús es pot entendre pel poc rendiment de generar electricitat a partir d’aquestes fonts, però també és veritat que es podria generar més energia de la que es genera.
Espanya es troba a la cua d’Europa en la generació d’energia solar fotovoltaica. Això és degut al ‘impost solar’ que va entrar en vigor el 2014, el qual penalitza l’autoconsum d’energia. Amb aquest impost, menys gent opta per l’autoconsum de l’energia solar i s’utilitzen més les altres energies. També hem de saber que Espanya és un país amb molta radiació solar, el qual es beneficiaria d’aquesta energia.
Idees innovadores
A part de les energies renovables tradicionals, avui en dia estan apareixent altres maneres de generar energia. Encara que no son tant eficients i no es poden dur a terme projectes a gran escala, es poden utilitzar a petita escala per reduir el costos d'alguna instal·lació. Alguns d'aquests mètodes són:
- Energia cinètica: A partir de les trepitjades de les persones es genera energia elèctrica i calorífica. L’electricitat és posteriorment utilitzada per la il·luminació del mateix establiment, cartells publicitaris i semàfors, i l'energia calorífica es fa servir pel sistema de calefacció d'un edifici.
- Energia a partir dels crematoris: Aquest mètode d'obtenció d'energia té com a objectiu reciclar l'energia procedent dels forns per reutilitzar-la. Per fer-ho, es realitza un procés anomenat "captura de calor", on l'energia que es reutilitza únicament procedeix del gas. Per exemple, en el cas d'un poble del Regne Unit, utilitzen l’energia per escalfar l'aigua d'una piscina, o en Àustria per il·luminar unes oficines.
- Energia a partir de residus urbans: Un cop aquests residus es descomponen, queden reduïts a biogàs i líquid. D’aquesta barreja un 50% és gas metà, que posteriorment es transforma en energia. Aquest procés d'obtenció d’energia es du a terme a països com Noruega i Uruguai, que ha afirmat obtenir uns 1.500 megawatts per hora cada any.
- Energia a partir de les algues i meduses: Algunes especies d'algues i meduses produeixen una proteïna verda que permet a aquests organismes produir llum florescent. Aquesta proteïna es podria utilitzar per crear un dispositiu fotovoltaic que permetria reduir els costs de les instal·lacions fotovoltaiques.
El primer model per generar energia mareomotriu, es va realitzar a França a l’any 1799, si bé no va ser fins a principis dels anys 70 del segle XX quan van sorgir projectes financers per empreses i governs com els de Japó i regne unit.
Conclusions
A partir de la informació cercada en aquest treball, podríem assumir que les energies renovables encara no estan preparades per ser el major distribuïdor d’electricitat. La electricitat que generen no és actualment suficient pels inconvenients que tenen.
Encara que no podrien ser la principal font d’electricitat, també és cert que es podria fer un esforç per augmentar el seu ús. Mesures com l’impost solar neguen l’ús d’una energia que, si s’utilitzés més, podria reduir l’ús d’energies no renovables.
S’està millorant contínuament la tecnologia amb la que es genera la energia. Podria ser que algun dia sortissin nous mètodes eficients per produir electricitat, o es milloressin significativament els ja existents, però és obvi que les energies renovables han de ser el nostre futur.
L’acabament de recursos ens obligarà a utilitzar fonts d’energia alternatives. Si per aquell moment no s’han trobat fonts d’energia fiables, les conseqüències podrien ser greus.
Bibliografia
Erenovable. ¿Cómo funciona un aerogenerador o turbina eòlica? [en línia]. Juliol del 2015. [Consulta: 28 d’abril del 2018] Disponible a: < https://erenovable.com/como-funciona-un-aerogenerador-o-turbina-eolica/>.
Cánovas del Castillo, M. ¿Son las energies renovables cares o barates? [en línia]. 20 minutos, març de 2016. [Consulta: 28 d’abril del 2018] Disponible a: <https://blogs.20minutos.es/la-energia-como-derecho/2016/03/09/son-las-energias-renovables-caras-o-baratas/>.
Aleksandrov, A.A., et al. Furnaces [en línia]. Thermopedia, 2 de febrer del 2011. 14 de febrer del 2011 [Consulta: 28 d’abril del 2018]. Disponible a: <http://www.thermopedia.com/es/content/796/>.
Fernández, R.; Carella, A. Conservación de energia en viviendas y edificios [en línia]. Buenos Aires: arquinstal. [Consulta: 28 d’abril del 2018]. Disponible a: <http://arquinstal.com.ar/eficiencia/ure_esso/ure.html>.
BBC Mundo. 5 sorprendentes fuentes de energía limpia que tal vez no conocías [en línia]. Regne Unit: BBC, Juny 2017. [Consulta: 28 de abril del 2018]. Disponible a: <http://www.bbc.com/mundo/noticias-40404632>.
Ezeqbd. 12 formas bizarras de generar energia eléctrica [en línia]. Proyecto Sandía, 2009. 30 d’octubre del 2009 [Consulta: 29 d’abril del 2018]. Disponible a: <http://www.proyectosandia.com/2009/04/12-formas-bizarras-de-generar-energia.html>.
Bullis, K. Una innovadora forma de generar electricidad [en línia]. Publicaciones DYNA SL, agost del 2014. [Consulta: 30 d’abril del 2018]. Disponible a: <https://www.dyna-energia.com/noticias-ES/una-innovadora-forma-de-generar-electricidad>.
Red eléctrica de España. Balance eléctrico, potencia instalada y red de transporte [en línia]. Madrid: Red eléctrica de España, 2017. [Consulta: 5 de maig del 2018]. Disponible a: <http://ree.es/sites/default/files/downloadable/avance_informe_sistema_electrico_2017.pdf>.
Fresneda, C. La ‘muerte’ de la energia solar en España [en línia]. Madrid: El Mundo. 8 de desembre del 2015 [Consulta: 28 d’abril del 2018]. Disponible a: <http://www.elmundo.es/ciencia/2015/12/08/5665e861e2704e83298b462e.html>.
Certificados energeticos. Nuevo impuesto por energia solar generada en ‘casa’ (Peaje de respaldo) [en línia]. València: Certificados energeticos, septiembre del 2013. [Consulta: 1 de maig del 2018]. Disponible a: <https://www.certificadosenergeticos.com/impuesto-energia-solar-peaje-respaldo>.
Isan, A. Energía limpia y renovable a partir de las medusas [en línia]. Cros Digital SL, desembre del 2016. [Consulta: 12 de maig del 2018]. Disponible a: <https://ecologismos.com/energia-limpia-y-renovable-a-partir-de-las-medusas/>.
Rossi, S. Energia solar con algas y medusas [en línia]. VIX. [Consulta: 30 d’abril del 2018]. Disponible a: <https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/2010/09/07/energia-solar-con-algas-y-medusas>.
Tapia, D. Innovadoras formas de generación: Energía sin límites [en línia]. Nueva Minería & Energía, novembre del 2017. [Consulta: 15 de maig del 2018]. Disponible a: <http://www.nuevamineria.com/revista/innovadoras-formas-de-generacion-energia-sin-limites/>.
Damia Solar. ¿Como funciona el efecto fotovoltaico? [en línia]. Lleida: Damia Solar, gener del 2015. [Consulta: 28 d’abril del 2018]. Disponible a: <https://www.damiasolar.com/actualidad/blog/articulos-sobre-la-energia-solar-y-sus-componentes/funcionamiento-efecto-fotovoltaico_1>.
Col·laboradors de Wikipedia. Energía renovable [en línia]. Wikipedia, La enciclopedia libre, maig 2018 [consulta: 30 de abril del 2018]. Disponible a <https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_renovable>.
Energia Solar [en línia]. [Consulta: 30 de abril del 2018]. Disponible a: <https://solar-energia.net/>.
Red cultivarsalud. Ventajas y desventajas de la energía eólica [en línia]. La Bioguía, desembre del 2015. [Consulta: 21 de maig del 2018]. Dispoonible a: <http://www.labioguia.com/notas/ventajas-y-desventajas-de-la-energia-eolica>.
Marimar. Energia eólica – Qué es, Cómo funciona y las ventajas y desventajas de la energía eólica [en línia]. Erenovable, abril del 2018. [Consulta: 21 de maig del 2018]. Disponible a: <https://erenovable.com/aerogeneradores-eolicos/energia-eolica/>.