Recursos Energetics

RECURSOS ENERGÈTICS

1. Concepte d’energia convencional i d’energia alternativa

En l’Univers hi ha dues formes d’energia: la lliure o disponible i la no disponible. La suma d’aquestes dues energies és constant; per tant, la quantitat d’energia disponible va disminuint a mesura que en fem ús, metre va augmentant la quantitat d’energia no disponible.

L’energia es pot classificar considerant diferents criteris:

• Segons la seva disponibilitat

- Energies no renovables: son les energies les fonts de les quals s’han format a escales de temps geològic i que prenent l’escala humana del temps no són renovables; per tant, la seva disponibilitat és limitada (carbó o petroli).

- Energies renovables: procedeixen de fonts d’energia que, de manera natural i continua, es van renovant i es troben sempre a disposició de l’ésser humà (energia solar, l’energia eòlica, hidràulica...)

• Segons el seu impacte en el medi

- Energies brutes: son aquelles l’ús de les quals està associat a l’emissió de substàncies contaminants o a altres impactes ambientals.

- Energies netes: son energies respectuoses amb el medi natural i garanteixen un desenvolupament sostenible sense danyar l’entorn local o global.

• En un intent d’enllaçar dos conceptes, la disponibilitat i l’impacte, apareix un tercer tipus de classificació:

- Energies convencionals: son les energies no renovables i renovables utilitzades tradicionalment, caracteritzades pel seu alt impacte en el medi (energies brutes).

- Energies alternatives: son les energies renovables que es caracteritzen pel seu baix impacte en el medi (energies netes).

2. Energies convencionals

2.1. L’energia del carbó

El carbó és un combustible fòssil. Es tracta d’una roca sedimentària d’origen orgànic, rica en carboni. Anomenem carbonització el procés de formació del carbó, que té lloc principalment en ambients lacustres, on les plantes que moren són descompostes per bacteris en condicions anaeròbiques.

- Torba: és el carbó més jove i el menys apreciat: el seu contingut de carboni no arriba al 60% de manera que té un poder calorífic baix.

- Lignit: te entre 60% i el 75% de carboni, i un poder calorífic de fins a 6000 kcal/kg.

- Hulla: És el carbó més abundant. Conté el 90% de carboni i té un poder calorífic que pot arribar a 9000 kcal/kg.

- Antracita: conté més del 95% de carboni i té un elevat poder calorífic. És el carbó més ric i, sovint, el més difícil d’extreure.

El carbó va començar a tenir importància com a combustible durant la segona meitat del segle XVIII, principalment per la seva aplicació a la màquina de vapor, i després es va utilitzar com a font d’energia principal durant tot el segle XIX amb la industrialització. A l’inici del segle XX es va començar a substituir pel petroli.

Actualment, el carbó s’utilitza com a font energètica en la indústria metal•lúrgica i centrals tèrmiques.

Els problemes mediambientals més importants generats com a conseqüències de la combustió del carbó són la contaminació del CO2, responsable de l’increment de la temperatura de la Terra, i la pluja acida, produïda per la combustió de carbons rics en sofre.

2.2. L’energia del petroli i del gas natural.

La història del petroli és força recent, tot i que tradicionalment s’havien aprofitat alguns jaciments superficials d’asfalt, que s’usava com a betum per impermeabilitzar, com a combustible i també com a medicament.

L’any 1859, Edwin Drake va fer el primer sondatge en profunditat amb la finalitat d’extreure’n petroli, a Pennsilvània (EUA).

La composició del petroli varia d’una regió a una altra, però sempre presenta una mescla d’hidrocarburs sòlids, líquids, i gasosos, i altres compostos oxigenats i orgànics.

El petroli es forma al mar, a partir del plàncton que s’acumula al fons marí. Si els sediments l’enterren ràpidament, les condicions de manca d’oxigen en provocaran la descomposició per part dels bacteris anaerobics, que alliberen l’oxigen i el nitrogen, i s’enriquirà en carboni i hidrogen, elements fonamentals dels hidrocarburs. La sedimentació de materials al damunt, així com la subsidència de la conca sedimentària, afavorirà l’augment de temperatures d’aquesta pasta i, per tant, la hidròlisi de les cadenes d’hidrocarburs en cadenes més petites. Tot aquest procés rep el nom de maduració. Els dos factors bàsics en la gènesi dels hidrocarburs són el temps (de 10 a 220 milions d’anys) i la temperatura de (70 a 130ºC). Les temperatures més elevades converteixen el petroli en gas natural, a causa d’una excessiva hidròlisi.

La maduració del petroli comporta una davallada de la seva densitat, cosa que en provoca una lenta ascensió o migració. En aquest camí cap a la superfície, pot topar amb una estructura impermeable que el retingui, sempre que presenti una forma còncava cap a baix. Aquesta estructura rep el nom de trampa. La roca que guarda el petroli en una trampa és porosa i s’anomena roca magatzem.

Hi ha diversos mètodes d’exploració, entre els quals destaca la sísmica de reflexió, que informa de la disposició dels estrats.

Dels hidrocarburs gasosos s’extreu el propà i el butà (gasos liquats); Dissolvents i benzines (Fraccions lleugeres); querosè per als motors agrícoles i els avions, i el gasoil, per als motors dièsel,(Fraccions intermèdies); Residus resultants d’aquest procés de destil•lació donen olis, minerals i asfalt.

El cicle del petroli comporta riscos i danys ambientals, tant en la fase d’extracció com en el transport, així com en la fase d’ús, a causa sobretot de l’emissió de Co2 i altres gasos.

2.3. L’energia de fissió nuclear

L’energia de fissió nuclear és l’energia alliberada en les reaccions de desintegració que tenen lloc al nucli d’alguns isòtops radioactius, com l’urani 235. La uraninita (Uo2) és el mineral principal d’on s’obté l’urani.

L’energia nuclear, derivada de les reaccions de desintegració, prové de la pèrdua de massa en aquelles reaccions en què els nuclis resultants són més lleugers què els primitius. En aquest procés, que coneixem amb el nom de fissió nuclear, els nuclis dels isòtops inestables es trenquen i s’alliberen partícules radioactives. La fissió nuclear es dóna fàcilment en els nuclis d’urani 235 en que el xoc d’un sol neutró és suficient per provocar aquest fenomen i, per tant, amb una sola reacció s’allibera la màxima quantitat d’energia. Quan un nucli de U-235 es trenca, es formen dos nuclis de masses mitjanes i en surten disparats diversos neutrons. Això pot originar reaccions en cadena.

Un reactor nuclear no és sinó un recipient que conte un nucli fissible, concebut de manera que la reacció en cadena sigui controlada, la qual cosa s’aconsegueix amb materials que absorbeixin els neutrons sobrants.

Les centrals nuclears són instal•lacions on s’utilitza l’energia calorífica produïda per un reactor, que, a través d’una turbina, transforma l’energia tèrmica en energia mecànica, i aquesta en energia elèctrica per mitjà d’un alternador.

Els impactes de les centrals nuclears sobre el medi poden ser diversos:

- L’emissió de radiacions quan hi ha una fuita por arribar a causar la mort si se’n reben dosis elevades i també càncer o malformacions genètiques en dosis menors.

- La generació de residus nuclears, que tenen una vida molt llarga i que s’han d’emplaçar en instal•lacions molt costoses.

- La contaminació tèrmica de l’aigua utilitzada per refrigerar el reactor.

Un inconvenient important de les centrals nuclears és que, per garantir-ne la màxima seguretat, s’hi ha d’aplicar una sèrie de mesures determinades per aconseguir el mínim risc.

Aquestes mesures són:

• Elecció de l’emplaçament: Tenir en compte factors com l’estabilitat geològica de la zona, la densitat de la poblacio, ecologia de l’entorn...

• Barreres de seguretat: Totes les centrals han de disposar de tres barreres físiques successives per fer que, en cas de fuita radioactiva, la central quedi totalment aïllada.

• Sistema d’emergència: Les centrals han de disposar de sistemes per refredar el reactor en cas d’accident. D’aquesta manera s’evita que la immensa calor produïda sigui alliberada i fongui la instal•lació i que el contingut radioactiu es dispersi fora de la central.

2.4. L’energia hidràulica

Els primers molins d’aigua daten del segle II aC, a Grècia. L’any 1878 va entrar en funcionament la primera central hidroelèctrica del món.

L’emergia hidràulica consisteix a aprofitar la força de l’aigua per moure una turbina acoblada a un generador elèctric; és a dir, l’impuls de l’aigua fa girar la turbina i aquest moviment de rotació es comunica a un sistema d’imants que, en girar dins d’una bobina de fils conductors, modifica la posició respecte a les línies de força del camp magnètic.

La finalitat de les centrals hidroelèctriques és aprofitar la força d’un salt d’aigua existent o artificial, per convertir l’energia potencial de l’aigua en energia elèctrica.

Cal dir, però, que l’energia hidràulica no es pot considerar una energia neta, ja que, tot i que no provoca cap dels problemes ambientals globals (escalfament del planeta, pluja àcida etc.) causa forts impactes ecològics i socials.

Catalunya té una gran tradició

...