TECNOLOGIA DE PRIMER DE BATXILLERAT. RECURSOS ENERGÈTICS

  • Published on
    11-Sep-2014

  • View
    123

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

RECURSOS ENERGTICS 1.1. Fonts denergia Les fonts denergia sn els recursos naturals dels quals es pot obtenir energia per produir calor, llum i potncia. Classificaci de les fonts denergia: En funci de les reserves disponibles Renovables: Exhauribles: Energia solar Carb Energia elica Petroli Energia hidrulica Gas natural Energia geotrmica Energia nuclear Biomassa Residus slids urbans Energia mareomotriu Energia de les ones

1.2.

Renovables. Nhi ha reserves illimitades, perqu es regeneren contnuament. Sn les que provenen del Sol, del vent, de la biomassa dels residus slids, del mar i de laigua dels rius. No renovables o exhauribles. Nhi ha reserves limitades. Son el carb, el petroli, el gas natural i lurani.

En funci de la seva naturalesa: Primries. Es troben en la natura, com la llenya, laigua, el carb el petroli, etc. Secundries. Sobtenen a partir de les fonts primaries, com lelectricitat o la benzina.

En funci del grau dutilitzaci: Convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix la major part de lenergia consumida per la societat: petroli, gas natural, carb, hidroelctrica, nuclear. No convencionals. Aquelles a partir de les quals es produeix una petita part de lenergia total consumida per la societat, solar, elica, ...

Materials combustibles Els materials combustibles sn substncies que, en combinar-se amb loxigen, donen lloc al fenomen de la combusti, amb la qual cosa sobt energia calorfica i, sovint, energia lluminosa. Els combustibles fssils sn els combustibles naturals ms abundants a la natura. En funci del seu estat fsic es poden classificar en slids, lquids o gasosos:

Slids. El ms utilitzat s el carb, en qualsevol de les seves formes: angracita, hulla o lignit. Lquids. En general provenen de la destillaci del petroli (benzina, queros, gasoil i fuel), encara que en alguns pasos tamb sutilitzen alcohols, com ara letanol i el metanol, que provenen de plantes.

Gasos. Els ms utilitzats sn el gas natural i els gasos liquats del petroli (GLP), com ara el but i el prop. El poder calorfic s lenergia que es desprn en la combusti completa de la unitat de massa o volum dun combustible.

La capacitat calorfica (C) s la quantitat de calor que ha de rebre una substncia per elevar la seva temperatura en 1K o 1C. La llenya i el carb vegetal El carb vegetal sobt de la pirlisi, que s una combusti parcial de la llenya amb poca presncia doxigen. El carb mineral El carb t el seu origen en els extensos boscos que cobrien la major part de la Terra fa milions danys, en el perode carbonfer, caracteritzat per un clima humit i clid, afavoridor del creixement vegetal i de la descomposici de la matria orgnica. Els esdeveniments geolgics posteriors, corresponents a les diferents etapes de formaci dels actuals continents, van provocar que molts daquells boscos quedessin submergits i posteriorment colgats sota enormes quantitats de sorra i roques. La descomposici lenta de la matria orgnica, sense la presncia doxigen, juntament amb la pressi i la temperatura a qu ha estat sotmesa durant milions danys, ha transformat la fusta daquells boscos en el carb actual. La composici del contingut de carboni s diferent en funci de les condicions de pressi i del temps de formaci, i es poden distingir quatre grups de carbons diferents:

La torba, que cont aproximadament el 60% de carboni i molta humitat, amb estructura fibrosa vegetal. Es forma en zones pantanoses anomenades torberes. Els lignits sn carbons dorigen recent uns cent milions danys- de poder calorfic baix, que produeixen moltes cendres quan cremen. Les hulles sn carbons grassos, dun elevat contingut de carboni i gran poder calorfic, impermeables i de destillaci fcil.

Les antracites sn els carbons ms antics, de major poder calorfic i amb un contingut en carboni de fins el 95%. Tenen un aspecte brillant, cremen amb flama i provoquen poca cendra. Linconvenient principal s que es troben en jaciments molt profunds i de poc gruix, on lextracci resulta difcil i costosa. Un nou mtode dextracci que es troba en fase dinvestigaci s la gasificaci del carb en el jaciment mateix. La gasificaci consisteix en la introducci dun agent gasificant a la veta del mineral, de la qual resulta gas de carb que sutilitza com a combustible. Aquest mtode permet lexplotaci de jaciments que, per la seva configuraci i localitzaci, tcnicament o econmicament no poden ser explotats mitjanant els mtodes tradicionals. Aplicacions:

Com a combustible ds general, utilitzat sense cap transformaci, en les centrals trmiques.

Pel procs de destillaci seca, on se sotmet el carb a una alta temperatura i se nobt coc, gas ciutat i productes qumics. Pel procs de gasificaci, s a dir, per la reacci del carb roent amb vapor daigua en gasgens, sobt el gas de sntesi, utilitzable directament o per a lobtenci de gas natural sinttic o hidrocarburs. El petroli El petroli brut, tal com sextreu del jaciment, s un lquid de color variable, des de tel terrs fins al negre, lleugerament menys dens que laigua, daspecte olis, de viscositat variable, encara que normalment alta i dolor desagradable. s constitut per una barreja dhidrocarburs de composici diversa i en proporcions molt variables, segons el jaciment de precedncia. Cont tamb quantitats petites de sofre, oxigen i nitrogen. El petroli brut no t aplicaci directa; se nhan de separar els components per destillaci en les refineries. Orgen. La teoria ms generalitzada afirma que el petroli va iniciar la seva formaci fa uns 600 milions danys, per lacumulaci de microorganismes que constituen el plncton mar. En ser arrossegats pels corrents cap a la costa, morien, es dipositaven al fons i quedaven recoberts per successives capes de sorra, argila i fang. La matria orgnica es descomposava en dues etapes; la primera pels bacteris aerobis, i la segona pels bacteris anaerobis. Aix i els factors de pressi i de temperatura, va originar els diferents hidrocarburs del petroli. El seu estat lquid, a diferncia del carb, en va permetre el desplaament cap a linterior de la Terra a travs de les roques poroses, fins a arribar a les impermeables on quedava atrapat formant bosses de petroli. Les diferents configuracions geolgiques que permeten lacumulaci de petroli sanomenen trampes petrolferes. Extracci: Lextracci natural es produeix quan el petroli es troba pressionat i puja espontniament pel tub de sondeig. En lextracci artificial sinjecta aigua a travs dels tubs de la sonda, que obliga el petroli a pujar a la superfcie, o sutilitzen bombes aspirants per fer-ho. A la superfcie se separa el gas i laigua que acompanyen el cru i semmagatzema en grans dipsits en espera del transport, amb grans vaixells o amb oleoductes, a les refineries. Moltes bosses de petroli es troben sota el mar. La seva obtenci s possible grcies a les plataformes marines, estructures de grans dimensions que disposen dels equips necessaris per a la perforaci de pous i lextracci del petroli submar. Processos de les refineries: Destillaci fraccionada. Consisteix a escalfar el cru fins a levaporaci, per refredar-lo progressivament i obtenir les fraccions condensades separades en funci del seu punt debullici. Sefectua amb dues torres de destillaci o columnes de fraccionament. La primera treballa a pressi atmosfrica i la segona al buit. Craqueig. Consisteix en la descomposici dels hidrocarburs ms pesants (olis i fuels), per tal dobtenir-ne de ms lleugers (benzines). El procs es pot fer a temperatures i pressions elevades (craqueig trmic) o amb la presncia de catalitzadors qumics (craqueig cataltic).

Polimeritzaci. s el procs qumic contrari al craqueig: els hidrocarburs lleugers (but i prop), esconverteixen en compostos ms pesants (benzines o gasoils). Els processos de craqueig i polimeritzaci sn molt importants perqu permeten obtenir el producte de ms demanda al mercat, la benzina, a partir daltres que no en tenen tanta. Reformaci. Sutilitza per millorar les caracterstiques de les benzines. Es fa a altres temperatures i en presncia dun catalitzador, com ara el plat. El procs final consisteix en leliminaci de les impureses qumiques, com ara el sofre, els compostos corrosius, per fer aptes per al consum els diferents productes obtinguts. El gas natural El gas natural, tal com es troba a la natura, s format bsicament per met (com a mnim, en el 70%) barrejat amb altres gasos, com ara let, el prop, el but, etc., en proporcions variables. Es troba formant bosses, sol o associat amb el petroli, cobertes per capes impermeables que nimpedeixen la propagaci. Combustibles gasos Un gas combustible s capa de reaccionar amb loxgen de laire de forma rpida i amb alliberament de calor. Hi ha tres famlies que reuneixen gasos de caracterstiques similars: o Primera famlia. Hi corresponen els gasos de poder calorfic en CN comprs entre 17 i 23 MJ/m. Pertany a aquest grup el gas ciutat o manufacturat. Es pot obtenir a partir del carb (gas de sntesi) i a partir del petroli o del gas natural, per procedimetns de craqueig o reformaci, respectivament. Destinats bsicament al consum domstic, es distribueixen en xarxes de canonades des de la planta delaboraci als consumidors.

o o1.3.

Segona famlia. Hi corresponen els gasos de poder falorfic en CN comprs entre 40 i 52 MJ/m: Sn el gas natural i laire propanat, que s una barreja daire amb prop. Es distribueixen amb una xarxa de canonades. Tercera famlia. Hi corresponen els gasos de poder calorfic comprs entre 94 i 120 MJ/m (CN). Sn el gas but i el prop, gasos liquats del petroli (GLP), que reben aquest nom perqu semmagatzemen i distribueixen en bombones o en dipsits a granel en estat lquid.

Lenergia nuclear El nombre de protons que un tom dun determinat element t en el seu nucli rep el nom de nombre atmi. El nombre de protons ms el de neutrons dun tom rep el nom de nombre mssic o tamb massa atmica. Dels toms del mateix element que difereixen en el nombre de neutrons i, per tant, tamb en e