energia i combustible - … · consisteixen en anàlisi del terreny que determinen les...
TRANSCRIPT
ENERGIA I
COMBUSTIBLE
Índex de contingut
1. Fonts d’Energia ...................................................................................................................... 1
1.1. Formes d’energia ........................................................................................................... 1
2. Industries energètiques......................................................................................................... 3
2.1. Industries d’extracció .................................................................................................... 3
Tipus d’explotació ................................................................................................................. 4
2.2. Indústries de transformació energètica. ....................................................................... 5
Poder calorífic d’un combustible .......................................................................................... 6
2.3. Producció d’energia elèctrica ........................................................................................ 7
2.4. Industries de distribució energètica .............................................................................. 8
3. Impacte ambiental de les indústries energètiques ............................................................... 9
4. Gestió de recursos energètics ............................................................................................... 9
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
1
1. Fonts d’Energia
Les fonts d’energia són recursos que hi ha a la natura que , per si mateixos o mitjançant
transformacions, proporcionen alguna forma d’energia fàcilment utilitzable.
Les Fonts d’energia es classifiquen en renovables i no renovables
RENOVABLES NO RENOVABLES
La natura les pot regenerar amb rapidesa.
Energies netes (hidràulica, eòlica, solar, ...)
Es troben a la Terra en quantitat limitada.
Energia procedent del carbó, el petroli, el gas
natural,...
AVANTATGES I INCONVENIENTS AVANTATGES I INCONVENIENTS
No produeixen contaminació atmosfèrica i són
inesgotables.
Però depenen en gran mesura de fenòmens
meteorològic, com el vent, les hores de sol, ...
El seu cost d’explotació és encara molt elevat.
Són molt contaminants, emeten gasos i/o
radiacions.
No depenen de les condicions atmosfèriques, són
de potència superior i el seu cost d’explotació és
relativament més baix.
1.1. Formes d’energia
Energia mecànica: La té un cos en moviment o amb capacitat per a iniciar un moviment per si
mateix.
Energia Tèrmica: Es deu al moviment de les molècules i es relaciona amb la temperatura dels
cossos.
Energia Química: La tenen totes les substàncies a causa de la força amb què estan units els
seus àtoms.
Energia Radiant: Està present en les radiacions electromagnètiques, com la llum.
Energia Nuclear: Es manifesta quan els nuclis atòmics es divideixen (fissió) o s’uneixen (fusió).
Energia Elèctrica: Està present en el corrent elèctric o en alguns fenòmens meteorològics.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
2
Transformacions de l’energia
Aprofitant diversos recursos tecnològics, és possible transformar unes formes d’energia en
altres.
Totes les transformacions d’energia responen al principi de conservació de l’energia :
“L’energia ni es crea ni es destrueix, només es transforma”
Exemples de transformació d’energia:
CENTRAL HIDRÀULICA: L’energia potencial de l’aigua embassada es transforma en energia
elèctrica mitjançant una turbina.
MÀQUINES TÈRMIQUES: L’energia química d’un combustible es converteix primer en energia
tèrmica (mitjançant la combustió) i després en energia mecànica del moviment.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
3
Activitats
1. Explica quina diferència hi ha entre una font d’energia i una forma d’energia.
2. Indica quina font d’energia empra cadascun dels dispositius següents i en quina forma
d’energia es transforma: un veler de regates, una central nuclear, una sínia, la farga
d’un ferrer, un avió comercial, l’AVE, un motor elèctric.
2. Industries energètiques
Per obtenir energia a partir de fonts d’energia existents en la natura s’ha de seguir tot un
procés de transformació energètica.
Consisteix en 4 operacions bàsiques:
EXTRACCIÓ: Obtenció de l’energia primària a partir de diverses fonts d’energia.
TRANSFORMACIÓ: Conversió de l’energia primària en altres fonts d’energia, anomenada
Energia secundaria. Aquest procés e duu a terme en centrals transformadores.
En algunes centrals es duen a terme aquestes dos primers fases de forma conjunta.
TRANSPORT: Consisteix en portar l’energia secundaria des de la central on s’ha generat fins al
consumidor fina, ja sigui particular o empresa.
APLICACIONS: És la última transformació i consisteix en transformar l’energia secundari en
energia útil. S’anomena energia terciària i pot ser tèrmica, radiant, mecànica, ...
2.1. Industries d’extracció
Les industries d’extracció s’encarreguen d’obtenir de la natura aquelles matèries que
constitueixen fonts d’energia, com l’urani, el petroli, el gas natural o el carbó.
Aquestes matèries es troben a l’escorça terrestre en forma d’acumulacions naturals de
productes minerals o fòssils que reben el nom de jaciments i es troben tant a terra ferma com
en el fons marí.
Els jaciments són descoberts per geòlegs mitjançant prospeccions del terreny, que
consisteixen en anàlisi del terreny que determinen les característiques, l’edat i la composició.
Estudis previs a l’explotació
Abans d’explotar un jaciment, un gran nombre de tècnics altament qualificats (geòlegs,
enginyers de mines, economistes, ...) ha d’assegurar la rendibilitat de l’explotació.
Per fer-ho, s’efectuen estudis energètics que tenen en compte l’emplaçament, el tipus de
material, les dificultats de l’explotació i la rendibilitat econòmica.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
4
Activitats
3. Distingeix entre energia primària, energia secundària i energia terciària. Indica quin
tipus és cadascuna de les que s’indiquen a continuació:
a. L’aigua embassada en una presa.
b. La calor que desprèn una placa d’inducció.
c. L’energia elèctrica que circula per la xarxa.
d. La gasolina que utilitza un automòbil.
e. Un pou de petroli.
Tipus d’explotació
LES MINES
De les mines s’extreuen materials sòlids com el carbó i l’urani.
Mines a cel obert: el material es troba molt a prop de la superfície. S’hi utilitzen màquines
enormes que remouen els materials formant terrasses.
Mines subterrànies: necessiten l’obertura de pous i galeries que permetin l’accés de persones
i maquinària i facilitin l’extracció i el transport del material.
ELS POUS D’EXTRACCIÓ
Dels pous s’extreuen materials líquids o gasos: petroli i gas natural. Aquests materials es poden
trobar a terra ferma o al subsòl marí.
Per arribar-hi s’utilitzen torres de perforació.
La perforació del pou es fa mitjançant un trepant, una eina giratòria semblant a una broca.
A mesura que la perforació avança s’introdueixen tubs d’acer per prevenir despreniments a les
parets del pou.
En els jaciments a terra ferma les torres s’ancoren directament al terra, en canvi, en els marins,
les torres es situen sobre plataformes marines.
Activitats
4. Busca un esquema d’una mina subterrània i un pou d’extracció, assenyala-hi els
elements més característics i indica la funció que fan.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
5
2.2. Indústries de transformació energètica.
Les industries de transformació són les encarregades de transformar els productes obtinguts
en les indústries d’extracció amb l’objectiu d’obtenir combustibles i produir energia elèctrica,
de manera que els pugui utilitzar directament el consumidor.
CARBÓ
NOM % de Carboni Ús
DU
RS
Antracita 95% Per ús domèstic i industrial
Hulla 75% - 90% Es fa servir bàsicament en la industria del ferro i l’acer.
TOU
S
Lignit 70% S’utilitza en les centrals tèrmiques.
Torba 50% Es fa servir poc com a combustible per el seu baix poder calorífic.
Com més percentatge de carboni té el carbó més gran és el seu poder calorífic.
PETROLI
Es sotmet al procés de fraccionament, transformació i purificació fins convertir-lo en una gran
varietat de substàncies sòlides, combustibles líquids i productes gasosos: parafina, olis
lubricants, gasoil, fueloil, gasolina i gasos.
Destil·lació fraccionada del petroli
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
6
Poder calorífic d’un combustible
La quantitat d’energia tèrmica que s’origina en cremar un
combustible és el seu poder calorífic.
La unitat d’energia en els Sistema Internacional és el Joule (J) o les
Calories (cal).
1 cal=4.18J
Aquesta unitat indica la quantitat de calor que s’obté quan es
crema 1kg de combustible.
TEC (Tona de Carbó)
Energia alliberada per la combustió d’una tona de carbó és 1TEC=2.93x1010J
TEP (Tona de Petroli)
Energia alliberada per la combustió d’una tona de Petroli és 1TEP=4.18x1010J
Activitats
1. Quina quantitat de calor s’obté en cremar 2kg de carbó tipus torba? Expressa-ho en
joules i en quilocalories (Poder calorífic de la torba: 4000kcal/kg)
2. Quina quantitat de calor s’obté en cremar 3 kg de lignit? Expressa-ho en joules i en
quilocalories (Poder calorífic del lignit: 5000kcal/kg)
3. En les frases següents s’han barrejat els conceptes amb la seva definició. Corregeix-les
i escriu-les correctament.
a. Un jaciment és un conjunt de treballs i explotacions dirigit a l’extracció d’un o
diversos minerals.
b. Una prospecció és un lloc on hi ha de manera natural una roca, un mineral o
un fòssil.
c. Un pou petrolífer és un estudi de les característiques i la viabilitat d’una
explotació.
d. Una mina és una perforació que es fa en el terreny per trobar-hi petroli.
COMBUSTIBLE PODER
CALORÍFIC
Fusta 2500-4000
Antracita 8000
Hulla 7000
Lignit 5000
Torba 4000
Petroli 11000
Gasoil 10300
Gasolina 10500
Gas natural (metà)
11500
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
7
2.3. Producció d’energia elèctrica
Les centrals elèctriques generen electricitat mitjançant transformacions energètiques
realitzades partir d’una energia primària o d’un combustible.
Observa que totes les centrals tenen turbina i alternador excepte la central fotovoltaica.
Turbina:dispositiu mecànic capaç de convertir l’energia cinètica en un moviment de rotació.
Alternador: màquina que transforma l’energia mecànica en energia elèctrica, el moviment dels
electrons és generat per l’atracció que produeixen els imans sobre els electrons de la bobina
de coure.
Les centrals hidroelèctriques, mareomotrius i eòliques aprofiten directament l’energia de
l’aigua o el vent per moure la turbina.
En canvi, les centrals tèrmiques i nuclears necessiten escalfar aigua per moure la turbina i per
això disposen de dos elements més: la caldera i el condensador.
Caldera: lloc on s’escalfa el líquid que un cop convertit en vapor i sotmès a pressió
mourà la turbina.
Condensador: és el lloc on el vapor que surt de la turbina es condensa i torna a la
caldera per repetir el cicle.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
8
2.4. Industries de distribució energètica
TRANSPORT DE COMBUSTIBLE:
Carbó: es transporta amb trens o vaixells carboners, La distribució final al consumidor
es fa mitjançant camions.
Gas: El gas natura es transporta amb gasoductes. Els gasos liquats del petroli (metà,
propà i butà) es transporten en vaixells, camions cisterna, es descarreguen en dipòsits o es
distribueix en bombones.
Petroli: vaixells petroliers, camions cisterna i oleoductes.
Urani: en transports especials, ja que es tracta d’un producte radioactiu molt perillós,
el seu transport segueix mesures de seguretat.
TRANSPORT D’ENERGIA ELÈCTRICA
Un cop generada es duu a terme mitjançant cables aeris suportats per grans torres
metàl·liques o per cables subterranis.
Per evitar les pèrdues d’energia que ocasiona el transport en llargues distàncies el corrent es
transporta per línies d’alta tensió.
La tensió obtinguda a l’alternador s’eleva per mitjà d’un transformador elevador.
Als llocs de consum es redueix la tensió per mitjà d’un transformador reductor.
Les instal·lacions que duen a terme aquetes transformacions reben el nom de subestacions de
transformació.
Activitats
4. Enumera els tipus d’energia que es consumeixen en un habitatge i escriu en el teu
quadern les instal·lacions i els mitjans de transport que utilizen les empreses
subministradores.
Les industries de distribució s’encarreguen de transportar els productes energètics perquè
estiguin a l’abast dels consumidors.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
9
3. Impacte ambiental de les indústries energètiques
Tota activitat energètica modifica el medi ambient on aquesta té lloc.
Els principals factors d’agressió al medi ambient en les indústries energètiques es troben en la
construcció, l’extracció de combustibles, la seva refinació, el transport i la generació
d’electricitat.
Totes les construccions afecte el medi ambient d’una o una altre manera, l’espai que ocupen,
la influència en l’ecosistema, els materials de construcció emprats, el moviment de terres...
L’extracció de minerals (carbó i urani) les mines a cel obert provoquen fenòmens d’erosió i
esterilització del terreny, a més d’un important impacte paisatgístic. Les mines subterrànies
comporten activitats d’alt risc per als treballadors.
L’extracció de petroli i gas natural. Al voltant de les plataformes d’extracció s’acumulen
residus del pou (fang i roques) i es produeix emissió de gasos a l’atmosfera.
El transport també té els seus riscos. Els accidents dels petroliers generen les marees negres
que afecten les costes i la seva flora i fauna.
La producció d’energia elèctrica en les centrals tèrmiques implica l’emissió a l’atmosfera de
grans quantitats de gasos contaminants procedents de la combustió del carbó o el fueloil. El
diòxid de carboni provoca l’efecte hivernacle, i els òxids de sofre i de nitrogen són els
responsables de la pluja àcida quan es barregen amb l’aigua de pluja.
La producció d’energia elèctrica en les centrals nuclears no emet gasos contaminants. Un dels
problemes més greus consisteix en l’emmagatzematge dels residus nuclears, alguns dels quals
són perillosos durant milers d’anys.
4. Gestió de recursos energètics
El consum d’energia varia molt d’uns països a altres. Així, els països desenvolupats
consumeixen fins a deu vegades més energia per habitant que els països més pobres.
L’esgotament dels recursos naturals: Els combustibles fòssils continuen sent una de les fons
d’energia més importants. No obstant això, es troben a la Terra en quantitat limitada i
s’esgoten amb el seu ús.
Anomenem desenvolupament sostenible aquell model de desenvolupament que satisfà les
necessitats de les generacions presents sense comprometre les possibilitats de les generacions
futures.
La gestió energètica és el conjunt de tècniques i accions, coordinades i planificades, que condueixen
a un ús més racional de l’energia i a un estalvi d’aquesta, sense disminuir-ne el nivell de producció.
TECNOLOGIA 2n ESO ENERGIA I COMBUSTIBLE
10
La societat actual ha de tendir cap a un model de desenvolupament sostenible.
Per a aconseguir-ho cal emprendre una política eficaç de gestió energètica. Només així es
podrà garantir:
La continuïtat de la millora de les condicions de vida a tot el planeta.
Un repartiment energètic equilibrat entre tots els països del món.
La conservació del medi ambient
Activitats
5. Explica amb les teves pròpies paraules què entenem per desenvolupament sostenible?
-Quins factors cal tenir en compte per a garantir un desenvolupament sostenible?
6. Redacta un article periodístic per justificar la necessitat de posar en marxa tecnologies
que garanteixin un desenvolupament sostenible.