Fonts d'Energia: Classificació, Obtenció i Impacte Ambiental

Les fonts d'energia

Són els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potència.

Classificació de les fonts d'energia

En funció de la seva naturalesa

• Primàries: es troben a la natura (llenya, aigua, carbó, petroli...).
• Secundàries: s'obtenen a partir de les fonts primàries (electricitat, benzina...).

En funció de les reserves disponibles

• Renovables: reserves il·limitades, es regeneren contínuament (Sol, vent, biomassa, mar, aigua dels rius...).
• No renovables o exhauribles: reserves limitades (carbó, petroli, gas natural, urani...).

En funció del grau d'utilització

• Convencionals: produeixen la major part de l'energia consumida (petroli, gas natural, carbó, hidroelèctrica, nuclear...).
• No convencionals: produeixen una petita part de l'energia total (solar, eòlica...).

Els materials combustibles

Són substàncies que, en combinar-se amb l'oxigen, donen lloc a la combustió, amb la qual s'obté energia calorífica i, sovint, lluminosa. Es classifiquen en:

Sòlids

El més utilitzat és el carbó (antracita, hulla, lignit...).

Líquids

Provenen de la destil·lació del petroli (benzina, querosè, gasoil, fuel...).

Gasosos

Els més utilitzats són el gas natural i els gasos liquats del petroli (GLP), com ara el butà i el propà.

PODER CALORÍFIC: És l'energia que es desprèn en la combustió completa de la unitat de massa o volum d'un combustible.

CAPACITAT CALORÍFICA (C): És la quantitat de calor que ha de rebre una substància per elevar la seva temperatura en 1 K o 1 ºC.

El carbó

És format per carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i altres components (sílex, òxids de ferro, sofre...).

Carbó vegetal

S'obté de la piròlisi (combustió parcial de la llenya amb poca presència d'oxigen).

Carbó mineral

És el primer combustible fòssil utilitzat per la humanitat, artífex de la revolució industrial i combustible indispensable per a la maquinària industrial, el transport i l'enllumenat.

Origen i propietats

El carbó té el seu origen en els boscos que cobrien la Terra fa milions d'anys. La composició i el contingut de carboni varien segons les condicions de pressió i temps de formació:

• Torba: 60% de carboni, molta humitat, ús domèstic.
• Lignit: origen recent, baix poder calorífic, ús local.
• Hulla: alt contingut en carboni, gran poder calorífic, per a carbó de coc.
• Antracita: el més antic, major poder calorífic, fins a 95% de carboni.

Processos d'obtenció

L'explotació subterrània és el mètode tradicional: excavar pous verticals fins a la veta i obrir galeries. La presència de grisú (gas combustible) exigeix ventilació constant per evitar explosions i incendis.

Aplicacions

• Combustible d'ús general: directament en centrals tèrmiques.
• Destil·lació seca: obtenció de coc (siderúrgia), gas ciutat (ús domèstic) i productes químics (plàstics, fertilitzants, explosius, medicaments...).
• Gasificació: reacció amb vapor d'aigua per obtenir gas de síntesi (combustible o per a gas natural sintètic i hidrocarburs).

El petroli

El petroli brut és un líquid de color variable (terrós a negre), menys dens que l'aigua, oliós, de viscositat variable i olor desagradable.

Origen

La matèria orgànica atrapada es va descompondre per bacteris aerobis i anaerobis. La pressió i temperatura van originar els hidrocarburs. L'extracció natural és espontània; l'artificial usa aigua o bombes.

Transformació en productes aptes per al consum

A les refineries es separen els components del petroli:

1. Destil·lació fraccionada: escalfar i refredar per separar fraccions segons el punt d'ebullició.
2. Craqueig: descomposició d'hidrocarburs pesants per obtenir-ne de més lleugers (tèrmic o catalític).
3. Polimerització: conversió d'hidrocarburs lleugers en pesants.
4. Reformació: millora de les característiques de les benzines.

Aplicacions

• Indústria, comerç i habitatge: xarxa de distribució.
• Centrals tèrmiques mixtes: ús del gas natural.
• Instal·lacions de cogeneració: producció simultània d'electricitat i calor.
• Indústria petroquímica: matèria primera.

Un gas combustible

És capaç de reaccionar amb l'oxigen de l'aire ràpidament i alliberar calor.

L'energia nuclear

S'obté dels canvis en els nuclis dels àtoms (reaccions nuclears).

NOMBRE ATÒMIC (Z): Nombre de protons en el nucli.

NOMBRE MÀSSIC O MASSA ATÒMICA (A): Nombre de protons més neutrons.

ISÒTOPS: Àtoms del mateix element amb diferent nombre de neutrons.

La radioactivitat natural és la transformació nuclear espontània. Partícula α: emissió de 2 protons i 2 neutrons. Partícula β: emissió d'un electró.

Els isòtops radioactius artificials s'obtenen bombardejant nuclis amb partícules α, β, γ i neutrons.

L'energia nuclear és l'energia del nucli atòmic. E=mc²

Reaccions nuclears

Qualsevol procés que implica el nucli és una reacció nuclear.

• Reaccions de fusió: unió de nuclis lleugers per formar-ne de més pesants.
• Reaccions de fissió: ruptura del nucli per l'impacte d'un neutró.

El reactor nuclear controla reaccions en cadena per aprofitar l'energia tèrmica.

Els combustibles nuclears produeixen reaccions de fusió i fissió. Materials fèrtils es converteixen en fissibles.

Reserves

Petroli: 40 anys, gas natural: 70 anys, carbó: 200 anys, urani: 100 anys.

L'efecte d'hivernacle

És l'elevació de temperatura per gasos que absorbeixen la radiació infraroja.

La pluja àcida

Òxids de sofre i nitrogen reaccionen amb aigua i formen àcids sulfúric i nítric, augmentant l'acidesa de llacs, rius i sòls.

Boires

fotoquímiques es crea sobre les ciutats una cúpula d’aire calent que, carregada de partícules del fum dels cotxes, centrals tèrmiques, indústries, etc., queda retinguda i no s’aixeca.les centrals hidroelectriques es basen en l'aprofitament de l'energia de l'aigua que transporten els rius per convertir-la en energia elctrica, i utilitzen turbines acoblades als alternadors.tipus de centrals: centrals da base o pricipals: estan destinades a suministrar energia electrica de manera continua. centrals de punta: estan projectades per cobrir demamades d'energia a les hores punta. centrals de bonbeig: son centrals hidroelectrikes que aprofiten l'energia sobrant a les hores vall per bombar aigua a un embassament superior a les hores puntes.