01ELS RECURSOS ENERGÈTICSA la foto s’observen unes torres per a l’extracció de petroli. Saps quin es l’origen delpetroli i...
26 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS ...
ELS RECURSOS ENERGÈTICS ...
28 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS tu...
ELS RECURSOS ENERGÈTICS ...
30 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS ...
of 6

Portaaaaaaaaaaaaaaaaaada

Published on: Mar 4, 2016
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Portaaaaaaaaaaaaaaaaaada

  • 1. 01ELS RECURSOS ENERGÈTICSA la foto s’observen unes torres per a l’extracció de petroli. Saps quin es l’origen delpetroli i com s’extreu?Sabries descriure el procés que cal efectuar per tal d’obtenir gasolina a partir depetroli?
  • 2. 26 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS 1.1 Fonts d’energia Qualsevol màquina en funcionament, qualsevol acció de la nostra vida quotidiana... tot, absolutament tot, necessita energia. Però, saps d’on s’obté? Seguint el principi de transformació de l’energia, l’energia existeix a la natura, però cal transformar-la per aconseguir-ne un major aprofitament. Anomenem fonts d’energia els elements existents a la natura susceptibles de ser transformats en energia, com ara l’aigua, el carbó, el petroli, etc. Les fonts d’energia són els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potència. Les fonts d’energia al llarg del temps Al llarg de la historia l’esser humà ha anat descobrint diferents recursos i mètodes nous per aconseguir l’energia necessària per al seu desenvolupament. Els pobles primitius únicament utilitzaven l’energia muscular i aprofitaven l’energia del Sol; més endavant feren servir la forca dels animals i obtingueren el foc mitjançant combustibles vegetals. De fet, fins al segle passat la fusta i els residus vegetals o animals foren els combustibles corrents que l’esser humà va utilitzar per satisfer les necessitats energètiques primàries, llum i calor. Quan va necessitar grans quantitats d’energia per a les maquines de lesFig. 1.1. La màquina de vapor va permetre industries, va recórrer a l’energia del vent i a l’energia de l’aigua.produir energia mecànica a través de la La revolució industrial del s. XIX, amb la utilització de la maquina de vapor en elcombustió del carbó. transport i amb la progressiva mecanització del treball manual, va provocar un important augment de la demanda d’energia. El carbó vegetal, cada vegada mes escàs i amb poc poder calorífic, fou gradualment substituït com a font d’energia pel carbó mineral. A finals del s. XIX el carbó proporcionava el 59 % de l’energia consumida al món. Els constants avenços tècnics i, sobretot, la invenció i la utilització del motor d’explosió, va donar lloc al naixement i expansió de la industria de l’automòbil, maquina que requeria benzina, un combustible derivat del petroli. Durant la Primera Guerra Mundial, el petroli es va confirmar com a recurs energètic fonamental, atesa l’eficàcia demostrada pels carros de combat, avions, etc. Els derivats del petroli presentaren grans avantatges respecte al carbó: mes poder calorífic, absència de residus sòlids, mes facilitat d’obtenció i transport i, sobretot, molt mes econòmics. A començaments de la dècada dels 70, el petroli era la font d’energia més utilitzada; aproximadament el 50 % del consum mundial d’energia, amb una progressió creixent. L’any 1973, amb motiu de la guerra araboisraeliana, el preu del petroli es va triplicar en poques setmanes, i va originar el que es coneix com a crisi de l’energia, que encara no s’ha acabat.Fig. 1.2. Central nuclear de Trillo. L’ús del gas natural es va començar a impulsar a partir de l’augment del consum energètic desprès de la Segona Guerra Mundial. Resolts els problemes de transport i emmagatzematge, se’n va generalitzar la utilització com a combustible domèstic i industrial. La recerca de solucions per fer front a la necessitat energètica suposa el desenvolupament de l’energia nuclear. L’ús de l’energia nuclear va començar amb la construcció, l’any 1942, de
  • 3. ELS RECURSOS ENERGÈTICS 01 27la primera pila atòmica. L’any 1954 es va posar en funcionament, a l’antiga URSS, laprimera central nuclear de fissió, que va iniciar una cursa de construccions de centralsnuclears arreu del món.Problemes com la crisi del petroli, l’esgotament dels recursos, els accidentsnuclears(Harrisburg, 1979 i Txernòbil, 1986) o la falta de solució al problema dels residusradi-oactius, ha portat a un canvi d’actuació i mentalitat respecte a la políticaenergètica:l’estalvi d’energia i l’ús de recursos renovables són ara els nous reptes. Fonts d’energia tradicional: foc, aigua i ventDesprés del Sol, l’escalfor del foc, la força del vent i l’impuls de l’aigua són lesprimeresfonts d’energia que l’enginy humà adaptà a les seves necessitats.El Sol fou la primera font d’energia que va utilitzar la humanitat. Va fer possible l’exis-tència d’aliments (animals i plantes) i va permetre d’escalfar-se, assecar les pellsqueprotegeixen del fred i conservar els aliments.Més tard, el descobriment i el domini del foc va suposar una revolució i va permetreunagran quantitat d’aplicacions. Empraven el foc per escalfar-se, cuinar, il·luminar-se en la Fig. 1.3. Des del descobriment del foc lafoscor, obtenir estris i fondre els metalls. Durant molts segles la llenya, «elsol humanitat ha utilitzat la llenya com a fontemmagatzemat a les cèl·lules vegetals», va ser pràcticament l’única font de d’energia.calorutilitzada.La humanitat ha disposat sempre d’una altra font d’energia, el vent. Tot i el seu caràcterirregular, que fa difícil el seu aprofitament, ha estat utilitzat al llarg de la històriaen eltransport fluvial i marítim i en els molins de vent per a l’obtenció d’energiamecànica.En el transport les primeres referències històriques daten del 4500 aC. Gravats de l’èpocaegípcia mostren petites embarcacions de vela navegant pel Nil. Fenicis, grecs i romansnavegaren per tota la Mediterrània amb els seus vaixells de vela.A Pèrsia, el s. V aC ja s’empraven molins de vent per bombar aigua. A Europa, a partirdels. XII es construïen molins de vent per moldre gra, sobretot en zones on l’aiguaeraescassa i els molins d’aigua no s’adaptaven a les seves necessitats.La utilització dels corrents d’aigua ha estat fonamental per al progrés de lacivilització.L’aprofitament més elemental és la sínia, emprada en l’agricultura per regar. Els. I es va començar a utilitzar la roda hidràulica o molí d’aigua, que aprofitava els correntsi els salts d’aigua per obtenir energia mecànica. Durant l’Imperi romà, el seu ús Fig. 1.4. Molí de vent.s’estenguéràpidament i s’utilitzà per moldre gra.A l’època medieval, amb la millora del seu disseny i rendiment, el molí d’aigua era lamàquina per excel·lència, que afavoria el desenvolupament de les tècniquesdetransmissió del moviment per engranatges, de la indústria tèxtil (fonamentalenl’economia de l’edat mitjana), de la indústria del paper, de la indústria metal·lúrgica,etc.A l’edat moderna se’n va generalitzar l’ús en totes les activitats que s’anaven creant,i esconsidera que des del s. XVI fins a mitjan s. XIX, les rodes hidràuliques van serlesmàquines motrius més importants a Europa i a l’Amèrica del Nord.Amb el desenvolupament de la màquina de vapor es van deixant d’utilitzar tant els molinsde vent com les rodes hidràuliques.Va ser a finals del s. XIX, amb el naixement de la indústria elèctrica, que les energiesdelvent i de l’aigua van tornar a agafar volada. Primer amb l’energia hidràulica, les Fig. 1.5. Roda hidràulica.
  • 4. 28 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS turbines, que substituïen les rodes, serien les màquines motrius que, impulsades perl’aigua, mourien els generadors elèctrics. També es dissenyaren molins de vent per a laproducció d’electricitat, però no va ser fins a finals del segle passat que es va estendrel’ús d’aerogeneradors per al subministrament d’energia elèctrica en llocs Fonts d’energia allunyats dela xarxes de distribució. Actualment, sobretot arran de l’impuls de les fonts d’energiarenovables, es construeixen grans parcs eòlics. Renovables Exhauribles Energia solar Carbó Classificació de les fonts d’energia Energia eòlica Petroli Energia En funció de la seva naturalesa: Gas natural hidràulica Energia - Primàries. Es troben en la natura, com la llenya, l’aigua, el carbó, el petroli, etc. Energia geotèrmica nuclear - Secundàries. S’obtenen a partir de les fonts primàries, com l’electricitat o la benzina. Biomassa Residus En funció de les reserves disponibles: sòlids urbans - les que provenen del Sol, del vent, de la biomassa dels residus sòlids, del mar i de Energia l’aigua dels rius. mareomotriu - No renovables o exhauribles. N’hi ha reserves limitades. Són el carbó, el petroli, Energia de les elgas natural i l’urani. ones En funció del grau d’utilització: - Convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix la major part d’energia consumida per la societat: petroli, gas natural, carbó, hidroelèctrica, nuclear. - No convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix una petita part del’energia total consumida per la societat, solar, eòlica, ... ACTIVITATS 1> Fes una relació de les fonts d’energia que 3> Fes una llista d’aplicacions concretes d’energia utilitzes en la teva activitat diària. eòlica i/o hidràulica que coneguis.Quins són els 2> Enumera les diferents fonts d’energia que avantatges i els inconvenients de l’úsde l’aigua provenen del Sol. i del vent per obtenir energia mecànica? 1.2 Materials combustibles Els materials combustibles són substàncies que, en combinar-se amb l’oxigen, donen lloc al fenomen de la combustió, amb la qual cosa s’obté energia calorífica i, sovint, energia lluminosa. Els combustibles són, en general, compostos de carboni d’origen natural o sintètic. El primer combustible utilitzat per l’ésser humà va ser la llenya, que, encara avui, és una important font d’energia per a molts habitants de països del Tercer Món.
  • 5. ELS RECURSOS ENERGÈTICS 01 29El desenvolupament de la maquina de vapor va suposar una revolució en la utilitzacióde la calor com a principal element per obtenir energia mecànica. Els nous enginys,però, necessitaran noves fonts d’energia, mes abundants i amb mes poder calorífic.En el moment dels combustibles fòssils. Combustibles pcEls combustibles fòssils son els combustibles naturals mes abundants a la natura. sòlids (MJ/kg)Enfuncio del seu estat físic es poden classificar en sòlids, líquids o gasosos: Llenya seca-Sòlids. El mes utilitzat es el carbó, en qualsevol de les seves formes: antracita, hulla Antracita 34 35lignit. Coc 29 33-Líquids. En general provenen de la destil·lació del petroli (benzina, querosè, gasoli Lignit 28 29fuel), encara que en alguns països també s’utilitzen alcohols, com ara l’etanol i el Combustibles pcmetanol, que provenen de plantes. líquids (MJ/kg)-Gasosos. Els mes utilitzats son el gas natural i els gasos liquats del petroli (GLP),comara el butà i el propa. Benzina 49 Querosè 46 Gasoil 44 Poder calorífic i capacitat calorífica Fuel 43-45 Combustibles pc El poder calorífic és l’energia que es desprèn en la combustió completa de la gasosos (MJ/kg) unitat de massa o volum d’un combustible. Hidrogen 142 Gas natural 42En els combustibles sòlids o líquids s’expressa en kcal/kg o en MJ/kg; en els gasosos Gas butà 49es pot expressar en kcal/m3 o en MJ/m3, en condicions normals (CN), a 1 atmosfera de Gas propà 51pressió i a 0 oC de temperatura.Normalment els combustibles gasosos es distribueixen a pressions i temperatures diferentde les condicions normals. Per calcular-ne el poder calorífic en les noves condicionsde pressió i temperatura s’utilitza la formula següent: = ( )· ·01Exemple 1Calcula el poder calorífic del butà si en CN és de 28 700 kcal/m3, quan se subministra a 5 atm i 22°C.Resolució 4,18 1 MJ MJ MJ5 atm = 506 500 Pa28700 · · = 119,966 ≈ 120 1 103 kJ m m 273 506500 273 = ( ) 101300 · 273 + = 120 · · = 555,214 MJ/m 101300 273 + 22
  • 6. 30 01 BLOC 1. SISTEMES ENERGÈTICS La capacitat calorífica (C) és la quantitat de calor que ha de rebre una subs- 1 joule (J) = 0,24 calories (cal) tància per elevar la seva temperatura en 1 K o 1 °C. 1 caloria (cal) = 4,18 J Així, la quantitat d’energia tèrmica (Q) necessària per elevar la 1 kcal = 4,18 kJ temperatura d’un cos desd’una temperatura inicial T1 fins a una final T2, val: Q = C (T2 – T1) = m · ce (T2 – T1) on ce és la calor específica del cos, que és la capacitat calorífica per unitat de massa ies mesura en KJ/kg · °C o kcal/kg · ºC. Exemple 2 Calcula la quantitat de calor que necessitarem per escalfar 75 L d’aigua de 25 ºC a 75 °C tenint en compte que la ce de l’aigua és 4,18 kJ/kg · °C i que 75 L equivalen a 75 kg. Resolució − · ( − )− ·( − ) − Exemple 3 Una estufa de butà te 5 cremadors, dels quals en poden funcionar simultàniament 1, 3 o 5. Cada cremador es consumeix c = 68 g/h de butà. El poder calorífic del butà es pc = 49,5 MJ/kg i se subministra en bombones que en contenen mb= 12,5 kg i valen p bombona = 8,78 €. Determineu: a) La potencia calorífica de cada cremador p cremador i la potencia de l’estufa estufa. b) La durada t d’una bombona amb els 5 cremador encesos. c) El preu p del kW ・ h obtingut amb aquesta estufa. Resolució 6,8 · 10 = · = · 49,5 · 10 = 935 W a) La potencia de cada cremador serà l’energia consumida cada segon: 3600 i la potencia de l’estufa: = · 5 = 935 · 5 = 4 675 W b) La durada t d’una bombona amb els 5 cremador encesos: 12,5 · 1000 = = = 36,76 h ·5 68 · 5

Related Documents