TREBALL DE NADALLES CENTRALS ELÈCTRIQUES

Daniel RojasB1D

T.Industrial

ÍNDEX DE CONTINGUTSPàg.

1.Tèrmica Convencional -Esquema i descripció 5 -Funcionament 6 -Central Tèrmica d’Escucha(Terol) 72.Cicle Combinat -Esquema i descripció 8 -Funcionament 9 -Central Tèrmica de Castelló 10

3.Parc Eòlic -Esquema i descripció 11 -Funcionament 12 -Parc Eòlic de les Forques (Tarragona) 134.Nuclear -Esquema i descripció 14 -Funcionament 15 -Central Nuclear de Trillo (Guadalajara) 16

Pàg.

5.Hidroelèctrica -Esquema i descripció 17 -Funcionament 18 -Central Hidroelèctrica de Salime (Lugo) 196.Solar Fotovoltaica -Esquema i descripció 20 -Funcionament 21 -Central solar d’Arnedo (La Rioja) 227.Cogeneració mitjançant Biomassa -Esquema i descripció 23 -Funcionament 24 -Centra de Biomassa en Corduente (Guadalajara) 258.Solar de col·lectors distribuïts -Esquema i descripció 26 -Funcionament 27 -Central solar de col·lectors distribuïts en Colorado (EEUU) 289.Hidroelèctrica De Bombeig -Esquema i descripció 29 -Funcionament 30 -Complex hidroelèctric de Cortes-La Muela (València) 31

Pàg.10.Incineradora de RSU -Esquema i descripció 32 -Funcionament 33 -Incineradora de RSU a Xixona (Alacant) 34

TÈRMICA CONVENCIONAL

El combustible es crema i amb l'energia calorífica produïda s’escalfa l’aigua de la caldera, transformant-la en vapor.

El vapor d'aigua generat entra a gran pressió en la turbina, incideix sobre els seus àleps i la fa girar, generant energia mecànica de rotació.

Aquesta turbina consta de tres cossos: el d'alta, el de mitjana i el de baixa pressió, dissenyats així per aprofitar al màxim l'energia del vapor, ja que aquest va perdent pressió progressivament.

L'energia mecànica de rotació que porta l'eix de la turbina és transformada al seu torn en energia elèctrica en el generador acoblat a la turbina.

El vapor, un cop lliurada la seva energia, passa al condensador, on es converteix de nou en aigua, que és retornada per mitjà d'una bomba altra vegada a la caldera per reiniciar el cicle.

ESQUEMA

5

FUNCIONAMENT

Una central tèrmica o termoelèctrica produeix energía elèctrica mitjançant la combustió del carbó. També es pot utilitzar gas o gasoil. El passos per produir aquesta energia són:

1. El carbó es redueix a pols molt fi

2. El pols de carbó es bombejat dins del forn mitjançant un raig d’aire calent.

3. El calor produït s’utilitza per bullir l’aigua que flueix per les canonades de la caldera. El problema amb aquest tipus de centrals es que els gasos produïts per la combustió són molt contaminants.

4. El vapor ,que assoleix temperatures de fins a 600 graus, es enviat cap a la turbina per fer-la girar a grans velocitats

5. Al sortir de la turbina, el vapor passa per un condensador on es transforma una altre vegada en aigua per a ser bombejada novament cap a la caldera.

6. El vapor produït pel condensador s’envia cap a la torre de refrigeració on es transforma en aigua i es bombeja novament al condensador

7. L’eix de la turbina esta connectat a un generador que produeix l’electricitat. Mitjançant transformadors s’augmenta el seu voltatge per a enviar-la a la xarxa.

6

7

CENTRAL REAL

Central Tèrmica d’Escucha (Terol)

Situada al terme municipal d’Escucha, a 70 km de Terol. Va començar a funcionar al 1970 i ho va deixar de fer al 2012.Potència instal·lada: tenia una potencia de 160 MW.

CENTRAL DE CICLE COMBINAT

Tenint en compte que les reserves de carbó són molt més elevades que les de gas i petroli, el futur d’aquest tipus de centrals és molt encoratjador, ja que combinen una manera neta de cremar carbó amb una alta eficiència.

ESQUEMA

8

FUNCIONAMENTUn cicle combinat es la combinació de un cicle de gas i un cicle de vapor.El cicle de gas el componen la turbina de gas i el cicle de vapor esta constituït per la caldera de recuperació, la turbina de vapor i el condensador.• Cicle de gas:La turbina de gas esta formada per tres parts: 1. Compressor: agafa l’aire de l’ambient i el comprimeix proporcionant-li energia de

pressió.2. L’aire comprimit passa a una càmera de combustió, on s’injecta el gas natural i té lloc la

combustió.3. Els gasos de combustió que hi resten surten de la càmera de combustió a uns 1100

graus i una pressió d’uns 15 bar, és a dir, amb un valor energètic molt alt. Travessen l’expansor cedint part de la seva energia al rotor d’aquest mateix.

• Cicle de vapor:Els gasos que abandonen la turbina de gas ho fan a uns 500ºC i a una pressió lleugerament superior a l'ambiental, de manera que encara tenen una quantitat apreciable d'energia tèrmica i seria un malbaratament tornar-los a l'atmosfera.L'objectiu de la caldera de recuperació és captar l'energia d'aquests gasos d'escapament (cogeneració) per produir vapor d'aigua.El vapor d'aigua s'expandeix a la turbina de vapor, fent girar el generador a aquesta que es troba unida, produint una energia elèctrica addicional a l'obtinguda per la turbina de gas.El vapor que abandona la turbina de vapor passa al condensador on es condensa i d'aquesta manera es tanca el cicle d'aigua.

9

10

CENTRAL REAL

Central tèrmica de Castelló

Central elèctrica de cicle combinat ubicada en el municipi de Grau de Castelló. Va començar a produir energia elèctrica al 2002.Combustible: gas naturalPotència instal·lada: esta formada per dos grups tèrmics anomenats Castelló 3 i Castelló 4, que tenen una potencia respectiva de 800 MW i 850 MW. Es propietat d’Iberdrola.

PARC EÒLIC

ESQUEMA

A les centrals eòliques o parcs eòlics s'aprofita l'energia cinètica del vent per moure les pales d'un rotor situat a la part alta d'una torre (aerogenerador).

11

FUNCIONAMENT

Una central eólica és una central on la producció de l'energia elèctrica s'aconsegueix a partir de la força del vent, mitjançant aerogeneradors que aprofiten els corrents d'aire.El principal problema dels parcs eòlics és la incertesa respecte a la disponibilitat de vent quan es necessita. Això implica que l'energia eòlica no pot ser utilitzada com a font d'energia única i que hagi de rebre sempre el recolzament d'altres fonts energètiques amb més capacitat de regulació (tèrmiques, nuclears, hidroelèctriques, etc.).Un aerogenerador és un generador d'electricitat activat per l'acció del vent. El vent mou l'hèlix i a través d'un sistema mecànic d'engranatges fa girar el rotor (part giratòria d'una màquina) d'un generador, que produeix el corrent elèctric.Tot això s’aconsegueix de la següent manera:1. Les pales del rotor capturen el vent i transmeten la seva potència a través de

l’eix de baixa velocitat.2. Aquesta potència passa a la multiplicadora, on un sistema d’engranatges fa

que l’eix secundari giri 50 vegades més ràpid que el principal.3. El generador converteix l’energia mecànica en energia elèctrica.4. La valeta i l’anemòmetre, situats en el mecanisme de rotor, indiquen a

l’aerogenerador la força i la direcció del vent.5. Per arribar a les nostres llars aquesta corrent continu es passarà a un

alternador. Més tard, un transformador prepararà el corrent per ser transportada.

12

13

CENTRAL REAL

Parc Èolic de Les Forques (Tarrragona)

Aquest parc Eòlic esta situat en el municipi de Passanant, a Vallbora de Les Mongues.Esta format per 15 turbines eòliques, i cadascuna té una potencia de 2000 kW i un diàmetre de 90 m.Té una potencia nominal total de 30.000 kW i esta operatiu des de el 2006.La seva desenvolupadora és l’empresa GAMESA.

CENTRAL NUCLEAR

ESQUEMA

Es tracten de centrals tèrmiques en què la caldera ha estat substituïda per un reactor nuclear. Aquest, per reaccions de fissió (ruptura) dels nuclis atòmics del combustible nuclear, generalment urani enriquit (isòtop d'urani, 235 i 238), allibera la calor necessària per escalfar l'aigua i transformar-la en el vapor que mourà les turbines d'un generador. 14

FUNCIONAMENT

La fissió nuclear consisteix en la divisió del nucli d'un àtom pesat (com pot ser l'urani) en altres elements més lleugers, de manera que en aquesta reacció s'allibera gran quantitat d'energia. Aquesta divisió és provocada pel xoc de l'àtom amb un neutró.El procés de fissió és possible a causa de la inestabilitat que tenen els nuclis d'alguns elements químics d'elevat nombre atòmic, i en aquestes condicions només cal una petita quantitat d'energia per a fer que el nucli es trenqui en dos trossos.

Les centrals nuclear utilitzen l’urani com a combustible i, mitjançant un procés de fissió del seu nucli, aconsegueixen alliberar una gran quantitat de calor.Aquesta calor s’utilitza per a generar vapor d’aigua, que permet fer moure una turbina que, en girar, genera energia mecànica.Mitjançant l’alternador, aquesta energia mecànica es transforma en energia elèctrica, que es dirigeix a la xarxa per poder ser consumida. Per evitar el sobreescalfament, els elements del combustible es refrigeren mitjançant un circuit tancat d’aigua que els manté a una temperatura constant.L'avantatge principal de les centrals nuclears és la seva rendibilitat en la producció d'energia; però, els seus inconvenients primordials són la gestió i emmagatzematge dels residus radioactius, així com el risc que per a la població comporta els possibles accidents nuclears.

15

16

CENTRAL REAL

Central Nuclear de Trillo (Guadalajara)

La central nuclear de Trillo és una de les centrals nuclears que actualment es troben en activitat a la península ibèrica. La central va ser inaugurada l’any 1987.El reactor de Trillo pertany a l’anomenada tercera generació de centrals nuclears espanyoles. És d’aigua a pressió (tipus PWR) el qual té instal·lat una potencia elèctrica de 1066 MW. Té dues torres de refrigeració de tir natural com a sistema de refrigeració i utilitza urani enriquit com a combustible.Aquesta central subministra anualment uns 8.000 milions de kWh a tota Espanya.

CENTRAL HIDROELÈCTRICA

ESQUEMA

En aquest tipus de centrals s'aprofita l'energia potencial deguda a l'altura de l'aigua per, fent-la caure, convertir-la en energia cinètica. Aquesta energia mourà els àleps (paletes corbes) d'una turbina situada al peu de la presa.L'eix està connectat al rotor d'un generador, el qual s'encarrega de transformar-la en energia elèctrica.

17

FUNCIONAMENT

Una central hidroelèctrica és una instal·lació que permet aprofitar les masses d'aigua en moviment que circulen pels rius per transformar-les en energia elèctrica. Segons la potència instal·lada, les centrals hidroelèctriques poden ser centrals de gran potència (més de 10 MW), minicentrals hidràuliques (entre 1 MW i 10 MW) i microcentrals hidràuliques (menys d'1 MW).

La presa, situada en el curs d'un riu, acumula artificialment un volum d'aigua per a formar un embassament. Això permet que l'aigua assoleixi una energia potencial que després es transformarà en electricitat. Per a això, se situa aigües amunt la presa d'aigua protegida per una reixa metàl·lica, amb una vàlvula que permet controlar l'entrada d'aigua a la galeria de pressió, i s'instal·la prèviament a una canonada forçada que condueix, finalment, l'aigua fins a la turbina de la sala de màquines de la central.L'aigua a pressió de la canonada forçada va transformant la seva energia potencial en cinètica, és a dir, va perdent força i adquireix velocitat. En arribar a la sala de màquines actua sobre els àleps de la turbina hidràulica, i en transforma l'energia cinètica en energia mecànica de rotació. L'eix de la turbina està unit al del generador elèctric, que en girar converteix l'energia rotatòria en corrent altern de mitjana tensió. L'aigua, una vegada ha cedit la seva energia, és restituïda al riu aigües avall de la central a través d'un canal de desguàs.Un cop generada l’electricitat, aquesta viatjarà per les torres d’alta tensió fins a les nostres llars.

18

19

CENTRAL REAL

Central Hidroelèctrica de Salime

La centra de Salime és una central hidroelèctrica, en la província de Lugo, situada sota la pressa d’aigua de l’embassament del mateix nom.Té 4 grups generadors de 32 MW cadascun, que donen l'energia a una tensió de 11.000 volts, i que van ser posats en explotació comercial entre 1953 i 1956, el que es tradueix en una potencia total de 128 MW i una energia produïda en mig any de 350 GWh.Les seves turbines són alimentades per canonades de 2,5 metres de diàmetre.

CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA

ESQUEMA

En aquest tipus de centrals es fa incidir la radiació solar sobre la superfície d'unes plaques en les que hi ha disposats cristalls d'òxid de silici en uns elements anomenats cèl·lules fotovoltaiques. Aquestes cèl·lules generen corrent elèctric per efecte fotovoltaic. 20

FUNCIONAMENT

L'element bàsic d'una central fotovoltaica és el conjunt de cèl·lules fotovoltaiques que capten l'energia solar i la transformen en un corrent elèctric continu. Les cèl·lules fotovoltaiques estan integrades en mòduls que, en unir-se, formen plaques fotovoltaiques. El corrent continu generat s'envia, en primer lloc, a un armari de corrent continu on té lloc la transformació amb l'ajuda d'un inversor de corrent i, finalment, es porta a un centre de transformació on s'adapta el corrent a les condicions d'intensitat i tensió de les línies de transport de la xarxa elèctrica.

El funcionament de les centrals fotovoltaiques és el següent:1. L’energia solar incideix sobre les cèl·lules fotovoltaiques.2. Les cèl·lules fotovoltaiques es connecten en sèrie formant els mòduls fotovoltaics.3. La llum solar és absorbida per les cèl·lules fotovoltaiques. Dins de les plaques es

produeixen unes reaccions químiques que acaben generant corrent elèctric continu.

4. Per arribar a les nostres llars, aquest continu es passarà a alterna. Més tard, un transformador prepararà el corrent per a ser transportada.

Des del punt de vista mediambiental, la producció d'electricitat a partir d'aquest a mena de sistemes no genera cap tipus d'emissions atmosfèriques, no produeix fluents líquids i evita l'ús de combustibles fòssils.Malgrat això, les grans centrals termosolars poden generar un gran impacte sobre el paisatge i necessiten grans superfícies per a col·locar els miralls direccionals. Cal  esmentar també que una vegada usades, les plaques fotovoltaiques deixen residus danyosos per al medi ambient que han de ser tractats específicament.

21

22

CENTRAL REAL

Central solar d’Arnedo (La Rioja)

Aquesta central solar fotovoltaica inaugurada al 2008 en el municipi d’Arnedo, té una superfície de 70 hectàrees (equivalent a 100 camps de futbol). Això fa que sigui una de les més grans d’Europa.Potència nominal: 30 megawatts (MW).La central generarà un total de 44.020 MWh d’energia neta a l’any, suficient per a satisfer el consum elèctric anual de 12.000 cases i evitar l’emissió de 375.000 tones de CO2 al llarg de la seva vida útil.

COGENERACIÓ MITJANÇANT BIOMASSA

ESQUEMA

La biomassa era la font energètica més important per a la humanitat fins a començament de la Revolució Industrial, però l'aplicació que se'n feia va anar disminuint en ser substituïda per l'ús massiu dels combustibles fòssils. Actualment, l'ús de la biomassa al món està repartit de forma molt desigual. De fet, hi ha indústries que utilitzen la biomassa en comptes dels combustibles fòssils, que són contaminants.

23

FUNCIONAMENT

El procés de generació d’electricitat en una central de biomassa és el següent:1. En primer lloc, el combustible principal (residus forestals, agrícoles o cultius de

plantes energètiques) es transporten i s’emmagatzemen en la central. En aquesta, es redueix la seva mida, si es necessari. A continuació, passa a un edifici de preparació del combustible, on generalment es separa segons la seva mida, la finor i el grossor, per a després ser portats als corresponents magatzems.

2. El combustible es porta a la caldera per a la seva combustió, i el calor produït fa que l’aigua, que circula per les canonades de la caldera es converteixi en vapor d’aigua. Generalment, la caldera té una graella on es crema el combustible més gruixut. El combustible fi es barreja amb el de suport, per ser cremat de la forma més eficient possible.

3. L’aigua que circula per l’interior de la caldera, abans d’entrar en aquesta, travessa un economitzador, on es preescalfa, mitjançant l’intercanvi d'escalfor amb els gasos de combustió.

4. Aquests gasos de combustió són depurats en un electrofiltre, abans de ser abocats a l’atmosfera mitjançant una xemeneia.

5. Igual que en altres centrals tèrmiques convencionals, el vapor que es genera en la caldera s’expandeix en la turbina de vapor que mou el generador elèctric, on es produeix l’energia elèctrica que, un cop elevada la seva tensió en els transformadors, es abocada al sistema mitjançant les línies de transport corresponents.

24

25

CENTRAL REAL

Central de Biomassa en Corduente (Guadalajara)

La central de Biomassa de Corduente és una central alimentada per biomassa forestal situada en el municipi de Corduente.Va ser inaugurada al 2009, però al 2012 es va tancar definitivament, degut a les continues pèrdues econòmiques que es produïen.Podia arribar a produir uns 14.063 milions de KW d’energia a l’any, suficients per a proveir a uns 14.000 habitants.Tenia una potència instal·lada de 2 MW i requeria prop de 20.000 tones de residus forestals.

26

SOLAR DE COL·LECTORS DISTRIBUÏTS

ESQUEMA

Aquestes instal·lacions permeten l'aprofitament de l'energia del Sol per produir electricitat utilitzant un cicle tèrmic semblant al de les centrals tèrmiques convencionals.

27

FUNCIONAMENT

A la central solar de col·lectors distribuïts, el fluid portador (normalment olis minerals) és escalfat directament mitjançant uns col·lectors de concentració (miralls parabòlics) abans de procedir a l'intercanvi tèrmic. Un cop assolida la temperatura necessària, es produeix vapor d'aigua en els intercanviadors de calor com en les centrals tèrmiques.La temperatura que s'obté no és molt elevada i les pèrdues tèrmiques són importants a causa del gran recorregut que ha de realitzar el fluid.Aquests col·lectors de concentració, que concentren la radiació solar que reben en la superfície, la qual cosa permet obtenir, amb bons rendiments, temperatures de fins a 300ºC, suficients per produir vapor a alta temperatura, que s'utilitza per generar electricitat o també per a altres processos industrials.

28

CENTRAL REAL

Central solar de col·lectors distribuïts en Colorado (EEUU)

HIDROELÈCTRICA DE BOMBEIG

29

ESQUEMA

Una central hidroelèctrica De Bombeig és un tipus especial de central hidroelèctrica que té dos embassaments. L'aigua continguda a l'embassament situat en el nivell més baix (embassament inferior), és bombada durant les hores de menor demanda elèctrica al dipòsit situat a la cota més alta (embassament superior), per tal de turbinar-la, posteriorment, per generar electricitat en les hores de major consum elèctric.

30

FUNCIONAMENT

Durant les hores en què la demanda d'energia elèctrica és més gran, la central de bombeig funciona com qualsevol central hidroelèctrica convencional: l'aigua que prèviament és acumulada a l'embassament superior tancat per una presa, arriba a través d'una galeria de conducció a una canonada forçada, que la condueix fins a la sala de màquines de la central elèctrica. Per a la regulació de les pressions de l'aigua entre les conduccions anteriors es construeix en ocasions una xemeneia d'equilibri.A la canonada forçada, l'aigua va adquirint energia cinètica (velocitat) que, en xocar contra els àleps de la turbina hidràulica, es converteix en energia mecànica rotatòria.Aquesta energia es transmet al generador per a la seva transformació en electricitat de mitja tensió i alta intensitat. Una vegada elevada la seva tensió en els transformadors és enviada a la xarxa general mitjançant línies de transport d'alta tensió. L'aigua, una vegada que ha generat l'electricitat, circula pel canal de desguàs fins a l'embassament inferior, on queda emmagatzemada.Quan es registra un menor consum d'energia elèctrica (generalment durant les hores nocturnes dels dies laborables i els caps de setmana), s'aprofita el que l'electricitat en aquestes hores té al mercat un cost baix, i s'utilitza per accionar una bomba hidràulica que eleva l'aigua des de l'embassament inferior fins a l'embassament superior, a través de la canonada forçada i de la galeria de conducció.L'aigua és elevada, generalment per les pròpies turbines de la central, funcionant com bombes accionades pels generadors que actuen com a motors. Una vegada efectuada l'operació de bombament, l'aigua emmagatzemada a l'embassament superior està en condicions de repetir una altra vegada el cicle de generació elèctrica.

31

CENTRAL REAL

Complex hidroelèctric de Cortes-La Muela (València)

Aquest complex hidroelèctric situat al municipi de Cortes de Pallàs (València) va ser inaugurat al 2013 i es la major central de bombeig d’Europa.Té instal·lada una potència de 2.000 MW i es capaç de generar uns 5.000 GWh.Aquestes instal·lacions connecten l’embassament inferior amb una bassa situada en la part superior, a través d’una canonada de 5,45m de diàmetre, que puja un desnivell de 500 metres i una longitud de 850 metres.

32

INCINERADORA DE RSUESQUEMA

La incineració de residus amb aprofitament energètic és un procés molt utilitzat a Europa. Aquesta tecnologia consisteix, fonamentalment, en una combustió amb generació de vapor i la posterior expansió d'aquest en una turbina convencional acoblada a un generador elèctric.

33

FUNCIONAMENT

Els residus sòlids urbans arriben a la central transportats, generalment, per camions, que aboquen el seu contingut al fossat d'escombraries per ser enviades mitjançant una cinta transportadora a la planta de selecció.A la zona de selecció, se separen els diferents tipus de materials que componen els residus sòlids urbans, seleccionant aquells que poden tenir utilitat per un o altre motiu. Els materials que poden ser reciclats (vidre, cartrons, metall, plàstic, piles) s'extreuen i s’emmagatzemen. La matèria orgànica es porta, després de passar per un separador magnètic que retira els materials fèrrics encara presents, a unes platges de fermentació, en les que romandran un o dos mesos. En aquest lloc, la matèria és airejada periòdicament per obtenir un abonament anomenat "compost".Una vegada que s'ha separat allò que es considera aprofitable, la resta s'envia al dipòsit de rebuig situat al costat del forn, on és cremat.La combustió al forn fa que l'aigua que circula per les canonades de la caldera es transformi en vapor a pressió.

34

CENTRAL REAL

Incineradora de RSU a Xixona (Alacant)