Com es genera l’energia elèctrica

Sabries explicar de manera ràpida i senzilla com es produeix l'electricitat?
La veritat és que el seu origen i el seu viatge fins a l'interior de casa teva per fer funcionar la vida tal com la coneixem és un enigma per a molts, malgrat la proximitat amb què vivim l'energia.

Poses el dit sobre un interruptor, el prems i comencen a passar coses que, si ho penses seriosament, semblen màgia.

Llums que ho il·luminen tot al teu voltant, una calor que necessites per cuinar i mantenir la teva llar escalfada. Un munt d'eines, enginys i dispositius electrònics funcionant.

Com per art de màgia, sembla que, totalment del no-res, la teva casa i la teva vida s'alimenten de quilowatts. On està el truc?

La nostra intenció aquí és senzilla: explicar-te on neix l'electricitat i com arriba fins a tu, independentment del seu origen. Per fer-ho, comencem pel principi:

 

Què és l'electricitat?

No és possible no utilitzar-la en el nostre món globalitzat, però qui sap definir-la realment?

De manera senzilla, podem dir que l'electricitat és aquella energia capaç de fer brillar bombetes, moure els cotxes més eficients i donar vida al monstre de Frankenstein. Si aprofundim en el concepte més tècnic, és l'energia generada pel moviment d'electrons positius i negatius a l'interior de materials conductors.

I què és això? Matèria, petits àtoms minúsculs, les parts dels quals, si són oposades, s'atreuen. Les seves càrregues positives i negatives es complementen creant dos tipus d'electricitat: l'electricitat estàtica (generada per fricció) i l'electricitat dinàmica (concebuda per corrent).

És meravellosa, però no es fàcil que arribi fins a casa teva. Prémer l'interruptor comporta un procés que no és gens senzill. No hi ha cap persona al món que pugui discutir que la capacitat de generar electricitat és l'invent més important de la història de la humanitat. No és possible concebre la societat moderna sense energia elèctrica, i les nostres vides depenen de l'energia per molts motius.

T'has demanat mai d'on procedeix l'electricitat que arriba a la teva llar?

 

D'on ve l'electricitat?

El viatge que fa l'energia elèctrica fins a arribar al teu endoll és molt ràpid i, al mateix temps, molt llarg.

Encara que ho sembli, no és màgia. El procés pas a pas és el següent:

  • Generació d'energia: l'electricitat es crea en centrals capaces d'obtenir energia elèctrica a partir d'energies primàries. Les anomenades energies primàries renovables són el vent, la radiació solar, les marees, etc. i les no renovables són el carbó, el gas natural, el petroli, etc. Les empreses construeixen centres de generació d'energia i són propietàries (totalment o parcialment) de les anomenades centrals elèctriques i les infraestructures. Aquestes venen l'energia generada a les companyies que les comercialitzen (comercialitzadores).  
  • Transmissió d'energia: un cop obtinguda l'energia i després de ser convertida en electricitat, es transmet per vies elevades (torres de sustentació) o subterrànies, des de les centrals fins a les subestacions. Hi ha altres elements, anomenats transformadors, la missió dels quals és garantir una tensió elèctrica adequada. Les subestacions són necessàries per tractar l'electricitat i mantenir la tensió idònia i solen estar a l'aire lliure a prop de les centrals o a la perifèria de les ciutats. Si no són grans les pots trobar excepcionalment a la ciutat mateixa, dins d'un edifici.
  • Distribució d'energia: l'electricitat s'envia a les llars de la zona més propera des de les subestacions. Com a receptor de l'energia i consumidor, tu no pots triar quina és la teva empresa distribuïdora, ja que depenent de la zona en què visquis te'n tocarà una concreta. L'empresa que et toqui serà responsable que l'electricitat arribi correctament a casa teva i s'encarregarà de resoldre les avaries. També és la propietària del teu comptador de la llum, i envia les lectures a l'empresa comercialitzadora (que és la que et cobra).

Comercialització d'energia: la teva empresa comercialitzadora és la que sempre pots triar i serà la que t'enviarà les factures, ja que és qui compra l'energia a les empreses de generació i te la ven a tu. Les comercialitzadores posaran a la teva disposició diverses tarifes i ofertes, tot i que a Espanya hi ha un mercat lliure en el qual pagues segons les condicions del teu contracte, com en qualsevol altra tarifa de serveis (mòbil, wifi, etc.) i un mercat regulat (pagues el que s'estableix mitjançant un sistema dissenyat pel Govern). 

"L'empresa que fa que la llum arribi fins a casa teva no és la mateixa que et cobra les factures."

Quins tipus de centrals elèctriques hi ha?

Per generar electricitat necessitem que l'energia continguda en les matèries primeres sigui alliberada, ja ho sabem, però... com ho fem?

Depèn totalment del tipus de central elèctrica de què estiguem parlant, ja que en funció de com obtinguem l'energia estarem davant d'una central o una altra:

  • Centrals termoelèctriques de cicle convencional (carbó, gasoil i gas natural): en aquestes centrals es crema el carbó, el gas natural o el gasoil. En cremar-se, eleven la temperatura d'un dipòsit d'aigua, transformant-la en vapor, que fa que es mogui una turbina. És aquest moviment, el de la turbina, el que genera electricitat mitjançant un alternador que transforma l'energia mecànica en energia elèctrica. És a dir, el moviment es transforma en electricitat. Finalment, el vapor va a un condensador per tornar a convertir-se aigua i començar novament el cicle.    
  • Centrals termoelèctriques de cicle combinat (carbó, gasoil i gas natural): funcionen de manera similar a les centrals de cicle convencional. Com aquestes, tenen una turbina que es mou amb el vapor de l'aigua escalfada. Però, a més, tenen una altra turbina diferent que es mou amb aire agafat de l'atmosfera i escalfat mitjançant combustibles fòssils. Els grans avantatges respecte de les centrals de cicle convencional és que són més eficients, més flexibles (poden treballar a plena càrrega o "a mig gas" segons les necessitats) i més ecològiques (menors emissions a l'atmosfera).  
  • Centrals nuclears: de la mateixa manera que les anteriors, la calor alliberada per la fissió nuclear en un reactor escalfa grans quantitats d'aigua a alta pressió. El vapor alliberat produeix electricitat en passar per una turbina connectada a un generador. La diferència fonamental, a més de la seva alta potència, és el combustible que utilitzen, normalment urani.
  • Centrals geotèrmiquesel sistema és similar a les anteriors (s'escalfa aigua perquè emeti vapor que mou una turbina), però en aquest cas s'aprofita la calor natural de l'interior de la terra a través de canalitzacions en el subsòl. 
  • Centrals de biomassa: en aquest cas, la calor es genera després de cremar matèria orgànica, sia vegetal o d'altres tipus de residus (animals, industrials, agrícoles i urbans). 
  • Centrals hidroelèctriques: no necessiten calor, ja que aquest tipus de centrals són l'evolució dels vells molins. El que fan és utilitzar un salt d'aigua important per moure una turbina hidràulica. Se solen construir en preses i embassaments.
  • Parcs eòlics: d'igual manera, el moviment genera energia elèctrica, que en aquest cas és creada pel vent. Aquest mou una turbina de la qual s'obtindrà l'energia elèctrica.
  • Centrals solars: n'hi ha de dos tipus. Les termosolars utilitzen la calor del sol pes escalfar aigua i fer servir el vapor generat per moure una turbina. El que fan les fotovoltaiques és transformar directament l'energia solar en electricitat, gràcies a les cèl·lules fotovoltaiques.
  • Centrals mareomotrius: els moviments de l'aigua produïts per les pujades i baixades de les marees accionen una turbina que mitjançant un generador produirà electricitat.  
  • Centrals undimotrius: similar a l'anterior, però utilitzant les onades en lloc de les marees.

Tornant a les diferències entre renovable i no renovable, estarem davant d'una o l'altra en funció de l'energia primària que s'està utilitzant per generar electricitat. Si cal "reposar" aquest "combustible" serà no renovable, però ni no cal perquè la naturalesa te l'ofereix gratis, serà renovable.

Actualment les centrals més esteses són no renovables, ja que utilitzen energies primàries que cal extreure de la terra (carbó, gas natural, urani, etc.). Però el futur implica que, cada cop més, necessitem que tota l'energia que consumim sigui renovable.

"L'electricitat és renovable si no cal reposar el combustible utilitzat per generar-la."

Com es produeix l'energia eòlica?

L'energia eòlica és una de les formes més netes d'aconseguir electricitat. Bàsicament transforma en electricitat la força que exerceix el vent sobre els molins de tres hèlixs creant una energia mecànica que es transfereix a un seguit de fils de coure, als quals es genera l'energia elèctrica.

Els elements que transformen el vent en energia són les anomenades turbines eòliques o aerogeneradors, articulant al seu interior un generador elèctric amb uns sistemes de control i de connexió a la xarxa.

"Espanya, juntament amb Dinamarca i els Països Baixos, és un dels països amb una taxa més elevada de generació eòlica."

I el vent? D'on surt?

Potser mai ho havíem pensat. El sol té una sèrie d'efectes sobre el nostre món, i un d'ells és el vent. Entre l'1 % i el 2 % de la radiació solar que absorbeix el planeta acaba convertida en vent. Això és degut al fet que l'escorça terrestre transfereix una quantitat més gran d'energia solar a l'aire, provocant que s'escalfi, es torni menys dens i s'expandeixi. Al mateix temps, l'aire més fred i pesat —que prové de mars, rius i oceans— es posa en moviment per ocupar el lloc deixat per l'aire calent. Aquestes fluctuacions produeixen aire en moviment i el vent no és més que aire en moviment.

Cada massa d'aire que es va desplaçant des de zones d'alta pressió atmosfèrica cap a altres de menor pressió a través de velocitats proporcionals a les diferències de pressió entre ambdues zones (com més gran sigui la diferència, més fort bufa el vent), la considerem vent.

 

I el sol? Com es transforma en energia elèctrica?

L'energia del sol prové de la llum solar i de la calor. Per transformar-les en energia, són necessàries unes làmines metàl·liques semiconductores: les cèl·lules fotovoltaiques.

Aquestes cèl·lules estan recobertes d'un vidre transparent que deixa passar la radiació i minimitza les pèrdues de calor i tenen una o més capes d'un material semiconductor. Gràcies a aquests elements, poden gestionar tota aquesta energia solar.

Cada vegada més, podem veure plaques solars a les teulades de cases i edificis. Les plaques estan totalment formades per aquestes cèl·lules fotovoltaiques.

Es diu que la seva instal·lació és costosa, però les dades diuen que la compra s'amortitza, amb estalvis de prop del 30 % del consum que a llarg termini (25 anys) suposen pagar entre 20.000 i 30.000 € menys, per la qual cosa és molt valorable a mitjà-llarg termini. Un altre avantatge és que no necessiten gaire manteniment.

I com funciona una placa solar?

Bàsicament a través dels raigs del sol. Aquests estan compostos per fotons que arriben a les cèl·lules fotovoltaiques de la placa, generant un camp d'electricitat entre elles i, per tant, un circuit elèctric. Com més intensa sigui la llum, més gran serà el flux d'electricitat.

Les cèl·lules fotovoltaiques s'encarreguen de convertir la llum solar en electricitat en forma de corrent continu i amb una graduació que varia entre els 380 i 800 volts. El resultat obtingut es pot millorar utilitzant un inversor, que s'encarrega de transformar aquesta energia en corrent altern, que és el que utilitzem a les cases.

Finalment, aquest corrent altern passa per un comptador que el quantifica i el subministra a la xarxa general d'electricitat.

"La solar fotovoltaica serà la font d'energia elèctrica més barata del món."

L'energia hidràulica

La NASA va descobrir en un dels seus estudis que l'origen de la vida podria estar en l'electricitat generada de manera natural als fons marins fa 4.000 milions d'anys. Tant l'aigua com el moviment són font de vida i, per tant, font d'energia.

En l'antiguitat, l'ésser humà ja utilitzava el corrent del riu per moure grans molins. L'evolució dels molins va donar lloc a les centrals hidroelèctriques. Realment, el funcionament d'una presa fa que un riu es bloquegi amb un mur de formigó, inundant la zona que rodeja el recinte i creant un llac artificial. L'aigua, com a força de la naturalesa, encara retinguda, té al seu interior un potencial energètic enorme.

El torrent produït per aquest bloqueig es pot convertir en energia cinètica (l'energia d'un objecte en moviment) si s'utilitza la força de la gravetat. Això és molt fàcil d'entendre: l'aigua cau cap avall al llarg d'una sèrie de grans tubs anomenats conductes de pressió. D'aquesta manera, fa girar a gran velocitat les hèlixs d'unes turbines col·locades estratègicament per rebre el moviment per aquesta caiguda.

Una presa es pot alimentar de la seva pròpia energia mecànica.

 

L'energia mareomotriu

L'energia mareomotriu és una variant de l'energia hidràulica que no és tan coneguda.

Aquest sistema utilitza el moviment vertical de l'aigua marina que es produeix per la força gravitatòria que exerceixen sobre ella la lluna i el sol. El flux i reflux de la marea generen energia mareomotriu.

Actualment hi ha tres tipus d'energia mareomotriu:

  • Les preses de marea: són constituïdes a les desembocadures dels rius i s'assemblen força a les preses hidroelèctriques.
  • La diferència d'altura entre les marees altes i les marees baixes s'aprofita generant l'energia potencial que sorgeix amb el moviment. Encara que generen grans quantitats d'energia, construir-les i mantenir-les costa molts diners.
  • Generador de corrent de marea: en aquest cas, els corrents fan girar una successió de turbines axials, semblants als molins de vent, que generen energia mecànica. És el mètode més senzill, el més barat i el que menys impacte provoca en la naturalesa. Com que no requereix la construcció d'una presa, no altera l'ecosistema marí.

"Recorda, l'energia mareomotriu prové del moviment d'aigües provocat pel cicle marea alta/marea baixa"

L'energia geotèrmica

L'energia geotèrmica s'obté a través d'un sistema que utilitza la calor emmagatzemada a la terra, ja sigui en roques o en aigües termals, per generar energia.

L'energia calòrica continguda sota els nostres peus és gegantina. Si excavessis aproximadament deu metres de profunditat, trobaries temperatures d'aproximadament 17 ºC durant tot l'any, a causa de la inèrcia tèrmica del sòl.

Per aconseguir aquesta energia s'utilitzen les bombes de calor geotèrmiques que extreuen o cedeixen calor a la terra, depenent de si es vol escalfar l'ambient, refrigerar-lo o aconseguir aigua calenta.

Una de les tècniques més precises és la injecció d'aigua líquida a la zona interior terrestre perquè elevi la seva temperatura: l'aigua es converteix en vapor i torna a la central plena d'energia i preparada per ser transformada en electricitat.

L'aplicació d'aquesta energia depèn de les característiques de cada font:

  • Els recursos d'alta temperatura (més de 150 ºC) s'aprofiten per generar llum.
  • Per sota dels 100 ºC es van servir per subministrar electricitat als sistemes de calefacció/aire condicionat.
  • Amb temperatures molt baixes (menys de 30 ºC) el seu ús va directament per a l'aigua calenta.

 "N'hi ha prou a excavar aproximadament 10 metres per trobar temperatures estables de 17 ºC durant tot l'any."

icona consell Anar a l'consell icona Facebook Anar a Facebook icona Twitter Anar a Twitter icona Youtube Anar a Youtube icona Messenger Anar a Messenger icona Linkedin Anar a Linkedin icona Instagram Anar a Instagram Logotip de l'enllaç compartit anar a l'enllaç compartit icona de marca de verificació marca de verificació icona de fletxa cap avall fletxa cap avall Anterior Anar a l'anterior Próxim Anar al pròxim icona de tancar tancar icona d'afegir afegir icona d'augmentar augmentar fletxa obliqua mira de manera obliqua fletxa cap avall fletxa cap avall icona del motor de cerca motor de cerca icona del motor de cerca motor de cerca icona de compartir compartir icona de filtre filtrar icona de correu enviar correu icona de correu correu icona de telèfon telèfon icona de fax fax icona d'imprimir imprimir icona de play play icona d'usuari anar a la secció d'usuari icona d'error un error ha ocorregut icona d'informació informació Icona de m'agrada m'agrada Icona de m'agrada m'agrada Icona de no m'agrada no m'agrada Icona de no m'agrada no m'agrada Icona de rellotge rellotge Icona de làmpada làmpada Icona de llista llista Icona de mapa Anar a mapa Icona de telèfon telèfon Icona d'emergència Emergència Icona de pausa pausa Icona de play play Icona de tancament de sessió Tancar sessió Icona de telèfon telèfon