Energia renovable
De Viquipèdia
L'energia renovable és l'energia generada per recursos naturals—com la llum solar, el vent, la pluja, les marees i l'escalfor geotèrmicaés a dir, lénergia pirotècnica com la dels petards—que són renovables (recuperades naturalment). El 2006, aproximadament el 18% del consum mundial d'energia havia estat generat per fonts renovables; el 13% generada per la biomassa tradicional, com la crema de fusta. La hidroelectricitat era la següent font d'energia renovable, proveint el 3% del consum mundial d'energia i el 15% de la generació d'electricitat.[1]
L'energia eòlica creix a un ritme del 30% anualment, amb una capacitat instal·lada mundialment de 121.000 megawatts (MW) el 2008,[2] i s'utilitza àmpliament en països de la Unió Europea i als Estats Units.[3] La producció anual de la indústria fotovoltaica va arribar als 6.900 MW el 2008,[4] i les plantes fotovoltaiques són populars a Alemanya i Espanya.[5] Hi ha plantes d'energia solar tèrmica als Estats Units i Espanya, la més gran de les quals es troba al desert de Mojave i té una capacitat de 354 MW.[6]
Taula de continguts |
[edita] Classificació
- El Sol: energia solar
- El vent: energia eòlica
- Els rius i corrents d'aigua dolça: energia hidràulica
- Els mars i oceans:energia mareomotriu, energia de les ones
- La matèria orgànica: crema de biomassa
- La calor de la Terra: energia geotèrmica
Les energies renovables es consideren com "energies alternatives" comparades amb el model energètic tradicional, tant per la seva disponibilitat (present i futura) garantida (a diferència dels combustibles fòssils que necessiten milers d'anys per a la seva formació) com pel seu menor impacte ambiental; tanmateix, en alguns casos aquest impacte pot ser molt gran, com el causat per l'"embassament de les Tres Gorges", finalitzat recentment a la Xina i que va propiciar el desplaçament de milions de persones i la inundació de molts km2 de terres.
L'any 2006, al voltat del 18% de l'energia consumida al món tenia el seu origen a una font renovable, el 13% provenia de la biomassa com la llenya. La hidroelectricitat ocupa el segon lloc en importància entre les fonts renovables amb la producció del 3% de l'energia consumida al món, seguida al tercer lloc per l'energia termosolar, que produeix aigua calenta sanitària, amb el 1,3%. La resta d'energies renovables com la geotèrmica, l'eòlica, la resta d'aprofitaments solars i les derivades dels oceans com la mareomotriu només van produir el 0,8% en conjunt.
[edita] Evolució històrica
Les energies renovables han constituït una part important de l'energia utilitzada pels humans des de temps remots, especialment la solar, l'eòlica i la hidràulica. La navegació de vela, els molins de vent o d'aigua i les disposicions constructives dels edificis per aprofitar la del sol, són bons exemples d'això.
Amb l'invent de la màquina de vapor per James Watt, es van abandonant aquestes formes d'aprofitament, per considerar-se inestables en el temps i capritxoses i s'utilitzen cada vegada més els motors tèrmics i elèctrics, en una època en què el consum encara relativament escàs, no feia preveure un esgotament de les fonts, ni altres problemes ambientals que més tard es van presentar.
Cap a la dècada dels anys 70 les energies renovables es van considerar una alternativa a les energies tradicionals, tant per la seva disponibilitat present i futura garantida (a diferència dels combustibles fòssils que necessiten milers d'anys per a la seva formació) com per seu menor impacte ambiental en el cas de les energies netes, i per aquesta raó van ser anomenades energies alternatives. Actualment moltes d'aquestes energies són una realitat, no una alternativa, pel qual el nom d'alternatives ja no s'ha d'emprar.
Segons la Comissió Nacional d'Energia espanyola, la venda anual d'energia del Règim Especial s'ha multiplicat per més de 10 a Espanya, alhora que els seus preus s'han rebaixat un 11%.
A Espanya les energies renovables van suposar l'any 2005 un 5,9% del total d'energia primària, un 1,2% és eòlic, un 1,1% hidroelèctrica, un 2,9 biomassa i el 0,7% d'altres. L'energia eòlica és la que més creix.
[edita] Les fonts d'energia
Les fonts d'energia es poden dividir en dos grans subgrups: permanents (renovables) i temporals (no renovables).
[edita] No renovables
Els combustibles fòssils són recursos no renovables: no podem reposar el que gastem. En algun moment, s'acabaran, i potser sigui necessari disposar de milions d'anys d'evolució similar per comptar-hi novament. Són aquelles les reserves de les quals són limitades i s'esgoten amb l'ús. Les principals són l'energia nuclear i els combustibles fòssils (el petroli, el gas natural i el carbó).
[edita] Energia fòssil
Els combustibles fòssils es poden utilitzar en forma sòlida (carbó), líquida (petroli) o gasosa (gas natural). Són acumulacions d'éssers vius que van viure fa milions d'anys i que s'han fossilitzat formant carbó o hidrocarburs. En el cas del carbó es tracta de boscos de zones pantanoses, i en el cas del petroli i el gas natural de grans masses de plàncton marí acumulades en el fons del mar. En ambdós casos la matèria orgànica es va descompondre parcialment per falta d'oxigen i acció de la temperatura, la pressió i determinats bacteris de manera que van quedar molècules emmagatzemades amb enllaços d'alta energia. L'energia més utilitzada al món és l'energia fòssil. Si es considera tot el que està en joc, és de summa importància mesurar amb exactitud les reserves de combustibles fòssils del planeta. Es distingeixen les "reserves identificades" encara que no estiguin explotades, i les "reserves probables", que es podrien descobrir amb les tecnologies futures. Segons els càlculs, el planeta pot subministrar energia durant 40 anys més (si només s'utilitza el petroli) i més de 200 (si es continua utilitzant el carbó). Hi ha alternatives actualment en estudi: l'energia fisil -nuclear i no renovable-, les energies renovables, les piles d'hidrogen o la fusió nuclear.
[edita] Energia nuclear
El nucli atòmic d'elements pesats com l'urani, pot ser desintegrat (fissió nuclear) i alliberar energia radiant i cinètica. Les centrals termonuclears aprofiten aquesta energia per produir electricitat mitjançant turbines de vapor d'aigua. s'obté en trencar els àtoms de minerals radioactius en reaccions en cadena que es produeixen en l'interior d'un reactor nuclear.
Una conseqüència de l'activitat de producció d'aquest tipus d'energia, són els residus nuclears, que poden tardar milers d'anys a desaparèixer i tarden molt temps a perdre la radioactivitat.
[edita] Renovables
En principi, les fonts permanents són les que tenen origen solar, de fet, se sap que el Sol romandrà per més temps que la Terra. Tot i així, el concepte de renovabilitat depèn de l'escala de temps que s'utilitzi i del ritme d'ús dels recursos.
[edita] Energia hidràulica
L'energia potencial acumulada en els salts d'aigua pot ser transformada en energia elèctrica. Les centrals hidroelèctriques aprofiten l'energia dels rius per posar en funcionament unes turbines que mouen un generador elèctric. A Espanya s'utilitza un 15% d'aquesta energia per produir electricitat.
[edita] Biomassa
La formació de biomassa a partir de l'energia solar es du a terme pel procés denominat fotosíntesi vegetal que al seu torn és desencadenant de la cadena biològica. Mitjançant la fotosíntesi les plantes que contenen clorofil·la, transformen el diòxid de carboni i l'aigua de productes minerals sense valor energètic, en materials orgànics amb alt contingut energètic i al seu torn serveixen d'aliment a altres éssers vius. La biomassa mitjançant aquests processos emmagatzema a curt termini l'energia solar en forma de carboni. L'energia emmagatzemada en el procés fotosintètic pot posteriorment ser transformada en energia tèrmica, elèctrica o carburants d'origen vegetal, alliberant de nou el diòxid de carboni emmagatzemat.
[edita] Energia solar
L'energia solar és una font de vida i origen de la majoria de les altres formes d'energia a la Terra. Cada any la radiació solar aporta a la Terra l'energia equivalent a diversos milers de vegades la quantitat d'energia que consumeix la humanitat. Recollint de forma adequada la radiació solar, aquesta pot transformar-se en altres formes d'energia com energia tèrmica o energia elèctrica utilitzant panells solars.
Mitjançant col·lectors solars, l'energia solar pot transformar-se en energia tèrmica, i utilitzant panells fotovoltaics la energia lluminosa pot transformar-se en energia elèctrica. Ambdós processos res tenen que veure entre si en quant a la seva tecnologia. Així mateix, en les centrals tèrmiques solars s'utilitza l'energia tèrmica dels col·lectors solars per generar electricitat.
La radiació té un valor de potència que varia segons el moment del dia, les condicions atmosfèriques que l'esmorteeixen i la latitud. Es pot assumir que en bones condicions d'irradiació el valor és superior als 1000 W / m2 a nivell de la superfície terrestre.
La radiació és aprofitable en els seus components directament i difosa, o bé en la suma d'ambdues. La radiació directa és la que arriba directament del focus solar, sense reflexions o refraccions intermitges. La difosa és aquella que està present a l'atmosfera gràcies als múltiples fenòmens de reflexió i refracció solar dels núvols, i la resta d'elements atmosfèrics i terrestres. La radiació directa és direccional i pot reflectir-se i concentrar-se, mentre que la difosa no, ja que és omnidireccional.
- Energia termosolar: Per produir aigua calenta de baixa temperatura per a ús domèstic sanitari i calefacció.
- Energia solar fotovoltaica: Per produir electricitat, en plaques de semiconductors que s'exciten amb la radiació solar.
- Energia solar termoelèctrica: Per produir electricitat amb un cicle termodinàmic convencional, a partir d'un fluid escalfat pel sol.
[edita] Energia eòlica
L'energia eòlica és l'energia obtinguda de la força del vent, és a dir, mitjançant la utilització de l'energia cinètica generada pels corrents d'aire.
El terme eòlic ve del llatí Aeolicus, pertanyent o relatiu a Èol, déu dels vents en la mitologia grega i, per tant, pertanyent o relatiu al vent. L'energia eòlica ha estat aprofitada des de l'antiguitat per moure els vaixells impulsats per veles o fer funcionar la maquinària de molins en moure les seves aspes. Egipcis, fenicis i més endavant els romans. El vent s'ha fet servir des d'antic per moure les aspes dels molins.
En l'actualitat s'utilitza a més per a moure aerogeneradors que són molins que mouen un generador que produeix energia elèctrica. Aquest tipus de generadors s'ha popularitzat ràpidament en considerar-se una font 'neta' d'energia, és a dir, que en no països desenvolupats.
Els parcs eòlics són concentracions d'aerogeneradors necessaris perquè la producció d'energia esdevingui rendible i en a l'entorn es produeix contaminació acústica causada pel soroll que produeixen; hi ha també qui considera que la silueta fa malbé certs paisatges.
Els aerogeneradors s'instal·len també sobre plataformes fondejades en la mar, no lluny de la costa. Països com Dinamarca, el Regne Unit o Suècia ja disposen de parcs eòlics marins.
La baixa densitat energètica, de l'energia eòlica per unitat de superfície, porta com a conseqüència la necessitat de procedir a la instal·lació d'un nombre major de màquines per a l'aprofitament dels recursos disponibles. L'exemple més típic d'una instal·lació eòlica està representada pels "parcs eòlics" (diversos aerogeneradors implantats en el territori connectats a una única línia que els connecta a la xarxa elèctrica local o nacional).
En l'actualitat s'utilitza, sobretot, per a moure aerogeneradors. En aquests l'energia eòlica mou una hèlix i mitjançant un sistema mecànic es fa girar el rotor d'un generador, normalment un alternador, que produïx energia elèctrica. Perquè la seva instal·lació resulti rendible, solen agrupar-se en concentracions denominades parcs eòlics.
L'energia del vent està relacionada amb el moviment de les masses d'aire que desplacen d'àrees d'alta pressió atmosfèrica cap a àrees adjacents de baixa pressió, amb velocitats proporcionals (gradent de pressió).
[edita] Energia geotèrmica
L'energia geotèrmica és aquella energia que pot ser obtinguda per l'home mitjançant l'aprofitament de la calor de l'interior de la Terra.
Part de la calor interna de la Terra (5.000ºC) arriba a la escorça terrestre. En algunes zones del planeta, a prop de la superfície, les aigües subterrànies poden assolir temperatures d'ebullició, i, per tant, servir per accionar turbines elèctriques o per escalfar.
La calor de l'interior de la Terra es deu a diversos factors, entre els quals destaquen el gradient geotèrmic i la calor radiogènica. Geotèrmic ve del grec 'geo', "Terra"; i de 'thermos', "calor"; literalment "calor de la Terra".
[edita] Energia mareomotriu
L'energia mareomotriu es deu a les forces gravitatòries entre la Lluna, la Terra i el Sol, que originen les mareas, és a dir, la diferència d'altura mitjana dels mars segons la posició relativa entre aquests tres astres. Aquesta diferència d'altures pot aprofitar-se en llocs estratègics com golfs, badies o estuaris utilitzant turbines hidràuliques que s'interposen en el moviment natural de les aigües, junt amb mecanismes de canalització i dipòsit, per obtenir moviment en un eix. Mitjançant el seu acoblament a un alternador es pot utilitzar el sistema per a la generació d'electricitat, transformant així l'energia mareomotriu en energia elèctrica, una forma energètica més útil i aprofitable.
L'energia mareomotriu té la qualitat de ser renovable com a la font de energia primària no s'esgota per la seva explotació, i és neta, ja que en la transformació energètica no es produeixen subproductes contaminants durant la fase d'explotació. Tanmateix, la relació entre la quantitat d'energia que es pot obtenir amb els medis actuals i el cost econòmic i el impacte ambiental d'instal·lar els dispositius per al seu procés han impedit una proliferació notable d'aquest tipus d'energia.
Altres formes d'extreure energia del mar són la energia de les ones, que és l'energia produïda pel moviment de les onades; i l'energia deguda al gradent tèrmic oceànic, que marca una diferència de temperatures entre la superfície i les aigües profundes de l'oceà.
[edita] Avantatges i inconvenients de l'energia renovable
[edita] Energies ecològiques
Les fonts d'energia renovables són diferents a les de combustibles fòssils o centrals nuclears a causa de la seva diversitat i abundància. Es considera que el Sol proveirà aquestes fonts d'energia (radiació solar, vent, pluja, etc.) durant els pròxims quatre mil milions d'anys. El primer avantatge d'una certa quantitat de fonts d'energia renovables és que no produeixen gasos d'efecte hivernacle ni altres emissions, contràriament al que ocorre amb els combustibles, siguin fòssils o renovables. Algunes fonts renovables no emeten diòxid de carboni addicional, llevat dels necessaris per a la seva construcció i funcionament, i no presenten cap risc suplementari, tals com el risc nuclear.
No obstant això, alguns sistemes d'energia renovable generen problemes ecològics particulars. Així doncs, els primers aerogeneradores eren perillosos per als ocells, ja que les seves aspes giraven molt de pressa, mentre que les centrals hidroelèctriques poden crear obstacles a l'emigració de certs peixos, un problema seriós a molts rius del món (en els del nord-oest d'Amèrica del Nord que desemboquen en el oceà Pacífic, es va reduir la població de salmons dràsticament).
[edita] Naturalesa difusa
Un problema inherent a les energies renovables és la seva naturalesa difusa, amb l'excepció de l'energia geotèrmica que, tanmateix, només és accessible on la escorça terrestre és fina, com les fonts termals i els Guèisers.
Ja que certes fonts d'energia renovable proporcionen una energia d'una intensitat relativament baixa, distribuïda sobre grans superfícies, són necessàries nous tipus de "centrals" per convertir-les en fonts utilitzables. Per a 1.000 kWh d'electricitat, consum anual per capita als països occidentals, el propietari d'un habitatge ubicat en una zona ennuvolada d'Europa ha d'instal·lar vuit metres quadrats de plafons fotovoltaics (suposant un rendiment energètic mitjà del 12,5%).
Tanmateix, amb quatre metres quadrats de col·lector solar tèrmic, una llar pot obtenir gran part de l'energia necessària per a l'aigua calenta sanitària encara que, a causa de l'aprofitament de la simultaneïtat, els edificis de pisos poden aconseguir els mateixos rendiments amb menor superfície de col·lectors i, el que és més important, amb molta menor inversió per habitatge.
[edita] Irregularitat
La producció de energia elèctrica permanent exigeix fonts d'alimentació fiables o mitjans d'emmagatzemament (sistemes hidràulics d'emmagatzemament per bomba baterías, futures piles de combustible d'hidrogen, etc.). Així doncs, a causa de l'elevat cost de l'emmagatzemament de la energía, un petit sistema autònom resulta rarament econòmic, excepte en situacions aïllades, quan la connexió a la xarxa d'energia implica costos més elevats.
[edita] Fonts renovables contaminants
Referent a la biomassa, és cert que emmagatzema activament el carboni del diòxid de carboni, formant la seva massa amb ell i creix mentre allibera l'oxigen de nou, en cremar-se torna a combinar el carboni amb el oxigen, formant de nou diòxid de carboni. Teòricament el cicle tancat donaria un saldo nul d'emissions de diòxid de carboni, en quedar les emissions fruit de la combustió fixades en la nova biomassa. A la pràctica, s'empra energia contaminant en la sembra, a la collita i la transformació, per la qual cosa el balanç és negatiu.
D'altra banda, també la biomassa no és realment inesgotable, fins i tot sent renovable. El seu ús només pot fer-se en casos limitats. Existeixen dubtes sobre la capacitat de l'agricultura per proporcionar les quantitats de massa vegetal necessària si aquesta font es popularitza, el que s'està demostrant amb l'augment dels preus dels cereals a causa del seu aprofitament per a la producció de biocombustibles. D'altra banda, tots els biocombustibles produeixen major quantitat de diòxid de carboni per unitat d'energia produïda que els equivalents fòssils.
La energia geotèrmica no sol es troba molt restringida geogràficament sinó que algunes de les seves fonts són considerades contaminants. Això a causa que l'extracció d'aigua subterrània a alta temperatura genera l'arrossegament a la superfície de sals i minerals no desitjats i tòxics. La principal planta geotèrmica es troba en la Toscana, a prop de la ciutat de Pisa i és anomenada Central Geotèrmica de Larderello[7][8]. Una imatge de la central en la part central d'una vall i la visió de quilòmetres de canonades d'un metre de diàmetre que van cap a la central tèrmica mostren l'impacte paisatgístic que genera.
A Argentina la principal central va ser construïda a la localitat de Copahue [9] i en l'actualitat es troba fora de funcionament la generació elèctrica. L'emergent s'utilitza per a calefacció distrital, calefacció de carrers i voreres i banys termals.
[edita] Diversitat geogràfica
La diversitat geogràfica dels recursos és també significativa. Alguns països i regions disposen de recursos sensiblement millors que d'altres, en particular en el sector de l'energia renovable. Alguns països disposen de recursos importants a prop dels centres principals d'habitatges on la demanda d'electricitat és important. La utilització de tals recursos a gran escala necessita, tanmateix, inversions considerables a les xarxes de transformació i distribució, així com a la pròpia producció.
[edita] Administració de les xarxes elèctriques
Si la producció d'energia elèctrica a partir de fonts renovables es generalitzés, els sistemes de distribució i transformació no serien ja els grans distribuïdors d'energia elèctrica, però funcionarien per equilibrar localment les necessitats d'electricitat de les petites comunitats. Els que tenen energia en excedent vendrien als sectors deficitaris, és a dir, l'explotació de la xarxa hauria de passar d'una "gestió passiva" on es connecten alguns generadors i el sistema és impulsat per obtenir l'electricitat "descendent" cap al consumidor, a una gestió "activa", on es distribueixen alguns generadors a la xarxa, havent de supervisar constantment les entrades i sortides per garantir l'equilibri local del sistema. Això exigiria canvis importants en la forma d'administrar les xarxes.
Tanmateix, l'ús a petita escala d'energies renovables, que sovint pot produir-se "in situ", disminueix la necessitat de disposar de sistemes de distribució d'electricitat. Els sistemes corrents, rarament rendibles econòmicament, van revelar que una llar mitja que disposi d'un sistema solar amb emmagatzemament d'energia, i plafons d'una mida suficient, només ha de recórrer a fonts d'electricitat exteriors algunes hores per setmana. Per tant, els que advoquen per l'energia renovable pensen que els sistemes de distribució d'electricitat haurien de ser menys importants i més fàcils de controlar.
[edita] La integració en el paisatge
Un inconvenient evident de les energies renovables és seu impacte visual en l'ambient local. Algunes persones odien l'estètica dels generadors eòlics i esmenten la conservació de la naturalesa quan parlen de les grans instal·lacions solars elèctriques fora de les ciutats. Tanmateix, tot el món troba encant en la vista dels "vells molins a vent" que, en el seu temps, eren una mostra bé visible de la tècnica disponible.
D'altres intenten utilitzar aquestes tecnologies d'una manera eficaç i satisfactòria estèticament: els panells solars fixos poden duplicar les barreres antisoroll al llarg de les autopistes, hi ha sostres disponibles i podrien fins i tot ser substituïts completament per captadors solars, células fotovoltaiques amorfes que poden emprar-se per tenyir les finestres i produir energia, etc.
[edita] Les fonts d'energia renovables en l'actualitat
Representen un 20% del consum mundial d'electricitat, sent el 90% d'origen hidràulic. La resta és molt marginal: biomassa 5,5%, geotèrmica 1,5%, eòlica 0,5% i solar 0,05%.
Al voltant d'un 80% de les necessitats d'energia en les societats industrials occidentals se centren entorn de la indústria, la calefacció, la climatització dels edificis i el transport (cotxes, trens, avions). Tanmateix, la majoria de les aplicacions a gran escala de l'energia renovable es concentra a la producció d'electricitat.
A Espanya, les renovables van ser responsables del 19,8% de la producció elèctrica. La generació d'electricitat amb energies renovables va superar l'any 2007 a la d'origen nuclear.[10]
[edita] Rendibilitat econòmica
La posada en marxa d'una línia d'energia renovable requereix fer un balanç econòmic. La col·locació dels permisos d'emissió de gas d'efecte hivernacle.
Les rendibilitats econòmiques amb què es compta són molt fortes: s'esperen taxes d'un 12 % la qual cosa és excepcional.
Tanmateix, no se sap exactament quines seran les rendibilitats comparades en funció dels procediments tècnics utilitzats. Els filials industrials no han estat encara posades en marxa a gran escala. Cal imaginar dels línies integrades. Es comencen a tenir retorns d'experiència, però sempre pot sobrevenir de les dificultats inesperades.
[edita] Producció d'energia
Greenpeace va presentar un informe [11] en el qual sosté que la utilització d'energies renovables per produir el 100% de l'energia és tècnicament viable i econòmicament assumible, per la qual cosa, segons l'organització ecologista, l'únic que falta per que a Espanya es deixin de banda les energies brutes, és necessària voluntat política. Per aconseguir-ho, són necessaris dos desenvolupaments paral·lels: de les energies renovables i de l'eficiència energètica (eliminació del consum superflu). [12]
D'altra banda, un 64% dels directius de les principals utilities consideren que en l'horitzó de 2018 existiran tecnologies netes, assequibles i renovables de generació local, el que obligarà a les grans corporacions del sector a un canvi de mentalitat. [13]
[edita] Referències
- ↑ Global Status Report 2007 (PDF).
- ↑ REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update p. 9.
- ↑ Global wind energy markets continue to boom – 2006 another record year (PDF).
- ↑ REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update p. 15.
- ↑ World's largest photovoltaic power plants
- ↑ Solar Trough Power Plants (PDF).
- ↑ Geotermia a toscana
- ↑ [1]
- ↑ Geotermia a l'Argentina
- ↑ Les renovables van ser responsables del 19,8% de la producció elèctrica del nostre país - IDAE, Institut per a la Diversificació i Estalvi de l'Energia
- ↑ García Ortega, Jose Luis et al. (2006) Renovables 100%. Un sistema elèctric renovable per a l'Espanya peninsular viabilitat econòmica Greenpeace.
- ↑ [Http://www.20minutos.es/noticia/221958/0/ONU/cambio/climatico / L'ONU farà una cimera contra el canvi climàtic - 20minutos.es]
- ↑ La tecnologia revolucionarà la producció elèctrica en 10 anys
[edita] Enllaços externs
- (anglès) PESwiki.com Pure Energy Systems wiki Wiki comunitari sobre energies renovables.
  |
Aquest article és un esborrany sobre tecnologia. Podeu ajudar la Viquipèdia ampliant-lo. |
