Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Sistema

Termodinàmica

Termodinàmica

La termodinàmica és la branca de la física clàssica que estudia i descriu les transformacions termodinàmiques induïdes per la calor i el treball en un sistema termodinàmic, com a resultat de processos que impliquen canvis en les variables d'estat de temperatura i energia.

La termodinàmica clàssica es basa en el concepte de sistema macroscòpic, és a dir, una porció de massa física o conceptualment separada de l'entorn extern, que sovint se suposa per comoditat que no es veu pertorbada per l'intercanvi…

Energia interna - Termodinàmica

Energia interna - Termodinàmica

En termodinàmica, l'energia interna és l'energia total que conté un sistema termodinàmic.

L'energia interna és l'energia que es necessita per crear el sistema. Segons aquesta definició, queda exclosa de l'energia interna l'energia per desplaçar l'entorn del sistema, qualsevol energia relacionada amb camps de força externs (energia potencial, energia gravitatória, etc.) o qualsevol energia associada amb el moviment (per exemple, energia cinètica) .

L'energia interna d'un sistema es pot modificar exercint un treball…

Segona llei de la termodinàmica

Segona llei de la termodinàmica

D'acord amb la primera llei de la termodinàmica, tot procés que ocorre en un sistema donat ha de satisfer el principi de conservació de l'energia, incloent el flux de calor.

L'equació:

Estableix, en altres paraules, que tot procés l'únic fi sigui el de crear o destruir energia, és impossible, és a dir, nega l'existència d'una màquina de moviment perpetu de primera classe.

Tanmateix, la primera llei…

Primera llei de la termodinàmica

Primera llei de la termodinàmica

La primera llei de la termodinàmica va ser anunciada per Julius Robert von Mayer en 1841. Es tracta del principi de la conservació de l'energia.

Definició de la primera llei de la termodinàmica: L'energia total d'un sistema aïllat ni es crea ni es destrueix, roman constant. L'energia només es transforma d'un tipus a un altre. Quan desapareix una classe d'energia s'ha de produir una quantitat equivalent d'una altra classe.

Un cos pot tenir certa velocitat amb el que té energia cinètica. Si perd velocitat aquesta energia cinètica…

Energia solar tèrmica

Energia solar tèrmica

L'energia solar tèrmica consisteix en l'aprofitament de l'energia procedent del Sol per transferir-la a un mitjà portador de calor, generalment aigua o aire.

Entre les diferents aplicacions de l'energia solar tèrmica ha la possibilitat de generar energia elèctrica. La tecnologia actual permet escalfar aigua amb la radiació solar fins a produir vapor i posteriorment obtenir energia elèctrica.

Encara que el principi de funcionament és molt similar existeixen dues aplicacions principals de l'energia solar tèrmica:

  • Energia…

Processos termodinàmics

Processos termodinàmics

En física, es denomina procés termodinàmic a l'evolució de determinades magnituds (o propietats) pròpiament termodinàmiques relatives a un determinat sistema termodinàmic. Des del punt de vista de la termodinàmica, aquestes transformacions han de transcórrer des d'un estat d'equilibri inicial a un altre final; és a dir, que les magnituds que pateixen una variació en passar d'un estat a un altre han d'estar perfectament definides en aquests estats inicial i final.

D'aquesta manera els processos termodinàmics…

Sistema termodinàmic

Sistema termodinàmic

Un sistema termodinàmic és una porció de l'espai material, separada de la resta de l'univers termodinàmic (és a dir, de l'entorn extern) per mitjà d'una superfície de control real o imaginari (o vora), rígida o deformable.

Un sistema termodinàmic pot ser el seient de transformacions internes i intercanvis de matèria i / o energia amb l'entorn extern (és a dir, tot el extern al sistema que interactua amb ell).

Classificació de sistemes termodinàmics

Dins de la termodinàmica…

Lleis de la termodinàmica

Lleis de la termodinàmica

La termodinàmica es basa principalment en un conjunt de quatre lleis que són universalment vàlides quan s'apliquen a sistemes que cauen dins de les restriccions implícites en cada un.

El primer principi que es va establir va ser la segona llei de la termodinàmica, tal com la va formular Sadi Carnot el 1824. El 1860 ja va establir dos "principis" de la termodinàmica amb les obres de Rudolf Clausius i William Thomson, Lord Kelvin. Amb el temps, aquests principis s'han convertit en "lleis". El 1873, per exemple, Willard Gibbs va afirmar que hi havia…

Entalpia. Què és?

Entalpia. Què és?

L'entalpia és un terme vinculat al camp de la termodinàmica. El símbol de l'entalpia és H.

L'entalpia també es coneix com entalpia absoluta o quantitat de calor.

Definim entalpia com una quantitat física definida en el camp de la termodinàmica clàssica perquè mesuri el màxim d'energia d'un sistema termodinàmic teòricament susceptibles de ser eliminat d'aquest en forma de calor o energia tèrmica.

L'entalpia és particularment útil en la comprensió i descripció…

Procés adiabàtic

Procés adiabàtic

Un procés adiabàtic és un procés termodinàmic en el qual el sistema no intercanvia calor amb el seu entorn. Un procés adiabàtic pot ser més isentrópico, que vol dir que el procés pot ser reversible.

El procés adiabàtic proporciona una base conceptual rigorosa per a la teoria utilitzada per exposar la primera llei de la termodinàmica i, com a tal, és un concepte clau en termodinàmica.

El terme adiabàtic fa referència a elements que impedeixen la transferència…

Fotosíntesi

Fotosíntesi

La fotosíntesi és un procés químic que converteix diòxid de carboni en compostos orgànics, especialment, utilitzant l'energia de la radiació solar.

La fotosíntesi es produeix en les plantes, les algues, i alguns grups de bacteris, però no en els arqueobacteris. Els organismes fotosintètics reben el nom de "fotoautòtrofs", Però no tots els organismes que utilitzen la llum com a font d'energia efectuen la fotosíntesi, ja que els "fotoheterótrofos" utilitzen compostos orgànics, i no…

Balanç de sistema (BOS)

Balanç de sistema (BOS)

L'equilibri de sistema (en anglès: Balanç of System, conegut també per l'acrònim BOS) comprèn tots els components d'un sistema fotovoltaic amb excepció dels panells fotovoltaics. El balanç de sistema el constitueixen, típicament, l'acumulador electroquímic en cas d'alguns sistemes aïllats de la xarxa, la unitat de control i l'inversor (equipoelectrónico), l'estructura mecànica de suport, el cablejat elèctric i els dispositius de protecció (fusibles, preses de terra i interruptors).

Altres…

Tercera llei de la termodinàmica

Tercera llei de la termodinàmica

La tercera llei de la termodinàmica, de vegades anomenada teorema de Nernst o Postulat de Nernst, relaciona l'entropia i la temperatura d'un sistema físic.

La tercera llei de la termodinàmica afirma que no es pot arribar al zero absolut en un nombre finit d'etapes. La tercera llei de la termodinàmica també es pot definir com que en arribar al zero absolut, 0 graus kelvin, qualsevol procés d'un sistema físic s'atura i que en arribar al zero absolut l'entropia assoleix un valor mínim i constant.

Aquest principi estableix que…

Components de les instal·lacions fotovoltaiques connectades a xarxa

Components de les instal·lacions fotovoltaiques connectades a xarxa

Una instal·lació solar fotovoltaica connectada a la xarxa té només tres elements bàsics:

  • Un grup de plaques solars fotovoltaiques. Aquests panells solars solen estar ubicats sobre la teulada d'un edifici o integrades en qualsevol element estructural del mateix edifici. Els panells fotovoltaics també poden estar disposades directament sobre qualsevol terreny proper a la xarxa elèctrica.
  • Ondulador o inversor-convertidor electrònic. Aquest dispositiu transforma l'energia en forma de corrent continu que proporcionen les plaques solars, en corrent altern d'igual tipus…

Procés isotèrmic

Procés isotèrmic

En termodinàmica, un procés isotèrmic és una transformació termodinàmica a temperatura constant, és a dir, una variació de l'estat d'un sistema físic durant el qual la temperatura del sistema no canvia amb el temps. Els dispositius anomenats termòstats poden mantenir un valor de temperatura constant.

La transformació isotèrmica d'un gas perfecte és descrita per la llei de Boyle que, en un diagrama de pressió-volum (o pla de Clapeyron), està representada per una branca de la hipèrbola…

Components d'una instal·lació solar tèrmica

Components d'una instal·lació solar tèrmica

La funció d'una instal·lació d'energia solar tèrmica és aprofitar l'energia solar per a generar calor. Els panells solars d'aquestes instal·lacions capturen la calor de la radiació solar que incideix sobre ells per escalfar un fluid. Les diferents maneres d'aprofitar aquest fluid calent permet utilitzar aquest tipus d'energia renovable a múltiples aplicacions.

Una instal·lació d'energia solar tèrmica està formada per:

  • Captadors solars
  • Circuits primari i secundari
  • Intercanviador…

Bomba de calor geotèrmica

Bomba de calor geotèrmica

La bomba de calor geotèrmica és un sistema d'aire condicionat per a edificis que explota l'intercanvi de calor amb el subsòl superficial, per mitjà d'una bomba de calor. Atès que la calor al subsòl prové en gran part de l'interior de la Terra, l'energia geotèrmica de baixa entalpia es classifica com una font d'energia renovable, encara que la pròpia bomba de calor consumeix electricitat, generalment produïda a partir d'altres fonts d'energia (per exemple, combustibles fòssils).

La bomba de calor permet l'intercanvi…

Concentrador solar

Concentrador solar

Un concentrador solar és un sistema de concentració d'energia solar que s'utilitzen per convertir l'energia solar en energia tèrmica. El seu funcionament es basa en l'explotació de la reflexió dels raigs solars obtinguts a través de superfícies reflectants (substancialment de miralls), amb la finalitat de concentrar-se en un receptor de mida continguda. Similar a una lupa enfocando la seva llum en un punt, els concentradors reflecteixen la llum solar per mitjà d'un arranjament de miralls alineats cap a un objectiu capaç de captar…

Fotovoltaic

Fotovoltaic

Ens referim a l'efecte fotovoltaic en tot el relatiu a l'obtenció d'energia a través de l'acció de la llum.

La font de llum més utilitzada per a les instal·lacions fotovoltaiques és la provinent del Sol, és a dir, l'energia solar. Encara que hi ha petits aparells, com ara calculadores, que poden funcionar amb llum artificial.

Energia solar fotovoltaica

L'energia solar fotovoltaica és una metodologia d'obtenció d'energia elèctrica gràcies a cèl·lules fotoelèctriques. Es tracta…

Calor

Calor

En la física, en particular en la termodinàmica, la calor es defineix com la contribució de l'energia transformada com a resultat d'una reacció química o nuclear i transferida entre dos sistemes o entre dues parts d'un mateix sistema. Aquesta energia no és atribuïble a una feina o a una conversió entre dos diferents tipus d'energia. La calor és, per tant, una forma d'energia transferida i no una forma d'energia continguda com energia interna.

A mesura que s'intercanvia l'energia, la calor es mesura en el Sistema Internacional…

Watt - Unitat de potència

Watt - Unitat de potència

El watt (símbol: W) és la unitat de potència del Sistema Internacional, és la quantitat d'energia en joules que és convertida, utilitzada o bé dissipada en un segon. Es tracta d'una unitat derivada que pren el seu nom de l'enginyer, inventor i constructor d'instruments escocès James Watt, per la seva contribució al desenvolupament de la màquina de vapor, el que va ser un dels desencadenants de l'inici de la Revolució Industrial.

El watt va ser adoptat pel Segon Congrés de l'Associació Britànica…

Sistema híbrid

Sistema híbrid

Els sistemes d'energia híbrida solar són sistemes híbrids d'energia que combinen l'energia solar d'un sistema fotovoltaic amb una altra font d'energia que genera energia. Un tipus comú és un sistema híbrid dièsel fotovoltaic, que combina generadors d'energia solar fotovoltaica (PV) i dièsel, o grups electrògens dièsel, ja que PV té tot just un cost marginal i es tracta amb prioritat a la xarxa. Els grups electrògens dièsel s'utilitzen per omplir constantment l'espai entre la càrrega actual i la…

Energia solar tèrmica de baixa temperatura

Energia solar tèrmica de baixa temperatura

Es considerans instal·lacions d'energia solar tèrmica de baixa aquelles instal·lacions que proveeixen una calor útil a temperatures menors a 65ºC mitjançant l'energia solar.

Una instal·lació solar tèrmica de baixa temperatura està formada per captadors solars, dos circuits d'aigua (primari i secundari), intercanviador de calor, acumulador, vas d'expansió i canonades.

La circulació de l'aigua per dins dels circuits es pot obtenir mitjançant termosifon, aprofitant la diferència de densitat…

Temperatura

Temperatura

La temperatura és una magnitud física de la matèria que expressa quantitativament les nocions comunes de calor i fred. Els objectes de baixa temperatura són freds, mentre que objectes de temperatures més altes els considerem tebis o calents. La temperatura es mesura quantitativament amb termòmetres. Els termòmetres poden ser calibrats respecte a diferents escales de temperatura.

Escales per mesurar la temperatura

Les tres escales més habituals per mesurar la temperatura són:

  • L'escala Celsius. Mesurada…

Arquitectura bioclimàtica

Arquitectura bioclimàtica

L'arquitectura bioclimàtica entra dins del que s'anomena energia solar passiva. Aquest tipus d'arquitectura utilitza elements naturals del lloc (el sol, el vent, l'aigua, sòl i vegetació) per aconseguir edificis tèrmicament eficients capaços de satisfer les exigències de confort tèrmic, independentment de l'ús de sistemes d'aire condicionat.

L'enfocament bioclimàtic està relacionat amb el principi de l'autosuficiència i la constatació que els principals fenòmens que incideixen negativament…

Col·lector solar

Col·lector solar

Els col·lectors solars són els elements que capturen la radiació solar i la converteixen en energia tèrmica, en escalfor. Es tracta d'un tipus de panell solar dissenyat per a usar-lo en instal·lacions d'energia solar tèrmica. També és conegut com a captador solar.

La funció de l'energia solar tèrmica és aprofitar l'energia solar per obtenir calor, per escalfar un fluid. A diferència de l'energia solar fotovoltaica la funció és generar electricitat.

Com col·lectors solars es…

Llei zero de la termodinàmica

Llei zero de la termodinàmica

La llei zero de la termodiámica parla del que experimentem cada dia: dos sistemes que estan en equilibri tèrmic amb un tercer estan en equilibri entre si. Es diu que dos cossos estan en equilibri tèrmic quan, en posar-se en contacte, les seves variables d'estat no canvien. Al voltant d'aquesta simple idea s'estableix la llei zero.

Tota llei de la física té la seva rellevància, així com la llei zero de la termodinàmica, que curiosament va ser l'última llei a ser introduïda en la literatura. Després de la constatació…

Central tèrmica

Central tèrmica

Per a la conversió de l'energia fòssil en energia elèctrica, sovint s'utilitza la tecnologia d'una central tèrmica. En el moment en què una central tèrmica s'encoratja de combustibles fòssils de tracta d'una font de generació d'energia no renovable.

Una central tèrmica (o planta termoelèctrica) és una planta que genera electricitat en transformar la calor. Històricament es converteix l'energia tèrmica en electricitat mitjançant la transferència de calor a un fluid de treball…

Captador solar de tubs de buit

Captador solar de tubs de buit

Un captador solar de tubs de buit és un tipus de panell solar que aprofita l'energia solar tèrmica. Aquest tipus de panell solar està format per col·lectors lineals allotjats en tubs de vidre al buit.

El captador solar de tubs de buit consta d'un conjunt de tubs cilíndrics. Els tubs estan formats per un absorbidor selectiu, situat sobre un assentament reflector i envoltat d'un cilindre de vidre transparent.

Entre el tub exterior transparent i l'absorbidor interior s'ha fet el buit. Amb això, s'evita les pèrdues per conducció…

Entropia - Termodinàmica

Entropia - Termodinàmica

Què és l'entropia? L'entropia (S) és una magnitud termodinàmica definida originàriament com a criteri per a predir l'evolució dels sistemes termodinàmics.

L'entropia és una funció d'estat de caràcter extensiu. El valor de l'entropia, en un sistema aïllat, creix en el transcurs d'un procés que es dóna de forma natural. L'entropia descriu com és d'irreversible un sistema termodinàmic.

El significat d'entropia és evolució o transformació. La paraula entropia…

Aplicacions de l'energia solar fotovoltaica

Aplicacions de l'energia solar fotovoltaica

Les aplicacions de l'energia solar fotovoltaica són moltes i molt variades. En aquest camp, s'inclouen des de grans plantes de generació d'electricitat mitjançant panells fotovoltaics, fins a les petites calculadores solars.

Una primera forma de classificar les aplicacions de l'energia solar fotovoltaica és distingir les aplicacions connectades a la xarxa elèctrica i les instal·lacions aïllades.

L'ús de panells fotovoltaics en edificis aïllats és molt útil ja que la inversió necessària per a col·locar unes plaques solars a la coberta d'una granja, un xalet a la muntanya…

Termodinàmica

Termodinàmica

La termodinàmica és la branca de la física que estudia els efectes dels canvis de temperatura, pressió i volum d'un sistema físic (un material, un líquid, un conjunt de cossos, etc.), a un nivell macroscòpic. L'arrel "termo" significa calor i dinàmica es refereix al moviment, per la qual cosa la termodinàmica estudia el moviment de la calor en un cos. La matèria està composta per diferents partícules que es mouen de manera desordenada. La termodinàmica estudia aquest moviment desordenat.

La importància…

Instal·lacions solars tèrmiques amb circulació forçada

En nombroses ocasions no és viable instal·lar equips d’energia solar tèrmica per a l’obtenció d’aigua calenta sanitària per termosifó, atès que sovint la ubicació dels captadors solars està per sobre de l’acumulador (per exemple, captadors a la teulada i acumulador dins l’habitatge, camps de captadors, etc.).

En aquest tipus d’instal·lació l’aigua que circula entre els captadors i l’acumulador no ho pot fer per convecció natural atès que l’aigua…

Energia de la biomassa

Energia de la biomassa

La bioenergia és l'energia biològica, i permet a les entitats biològiques (éssers vius) per moure, per tenir l'activitat cerebral i la producció d'aliments i la síntesi dels teixits biològics.

La bioenergia és contínuament retransformada cíclicament. El cicle bioenergètic típic de les plantes es diu "cicle de Calvin". El cicle bioenergètic dels éssers vius s'anomena "cicle de Krebs". En aquests cicles es produeix la transformació de sucres en altres hidrats de carboni, el propòsit…

Inversor de corrent

Inversor de corrent

Un inversor és un aparell electrònic. La funció de l'inversor és canviar un voltatge d'entrada de corrent continu a un voltatge simètric de sortida de corrent altern, amb la magnitud i freqüència desitjada per l'usuari. Els inversors s'utilitzen en una gran varietat d'aplicacions, des de petites fonts d'alimentació per a ordinadors, fins a aplicacions industrials per controlar alta potència. Els inversors també s'utilitzen per convertir el corrent continu generat pels panells solars fotovoltaics, acumuladors o bateries, etc.,…

Inversor de corrent

Inversor de corrent

Un inversor de corrent és un aparell electrònic. La funció de l'inversor és canviar un voltatge d'entrada de corrent continu a un voltatge simètric de sortida de corrent altern, amb la magnitud i freqüència desitjada per l'usuari. Els inversors s'utilitzen en una gran varietat d'aplicacions, des de petites fonts d'alimentació per a ordinadors, fins a aplicacions industrials per controlar alta potència. Els inversors també s'utilitzen per convertir el corrent continu generat pels panells solars fotovoltaics, acumuladors o bateries, etc., en corrent altern i d'aquesta manera poder ser…

Forn solar

Forn solar

Un forn solar o forn solar és un sistema òptic per proporcionar radiació solar concentrada. L'energia concentrada de la llum solar es pot utilitzar per a l'escalfament simple d'un material, experiments d'envelliment de plàstics o pintures, reaccions químiques endotèrmiques o per a experiments de càrrega amb components mecànics o elèctrics.

El sistema de forn solar és àmpliament usat en centrals d'energia solar tèrmica.

El principi del forn solar també es fa servir per construir cuines solars…

Electricitat

Electricitat

Tenim dues definicions d'electricitat depenent de si ns referim a fenòmens físics a una escala macroscòpica o a una escala microscòpia.

Amb el terme electricitat ens referim genèricament a tots els fenòmens físics en una escala macroscòpica que involucra una de les interaccions fonamentals, la força electromagnètica, amb particular referència a l'electrostàtica. A nivell microscòpic, aquests fenòmens es deuen a la interacció entre partícules carregades a escala molecular: els…

Bateries solars

Bateries solars

Les bateries en un sistema d'energia solar fotovoltaica és la d'acumular l'energia produïda pels panells fotovoltaics durant les hores de Sol per poder-la utilitzar durant la nit o en dies ennuvolats.

L'ús de bateries també permet proveir una intensitat de corrent superior que la que pot oferir un panell fotovoltaic en funcionament. Aquest seria el cas si es fessin servir diversos aparells elèctrics en un mateix instant.

Una bateria consta de petits acumuladors de 2V integrats en el mateix element; té corrent contínua a 6, 12, 24…

Reguladors de càrrega

Encara que en principi sembla que en una instal·lació d'energia solar fotovoltaica només necessitem els mòduls solars i les bateries, hi ha un element clau en aquestes instal·lacions que és el que s'encarrega que, tant en el procés de càrrega com en el de descàrrega de els acumuladors, es faci de manera que aquests estiguin sempre dins de les condicions correctes de funcionament: el regulador de càrrega.

Els panells solars es dissenyen perquè puguin donar una tensió més elevada que la tensió…

Ubicació dels panells solars

Ubicació dels panells solars

Qualsevol implantació d'un sistema d'energia solar fotovoltaica sostenible porta implícit l'optimització dels recursos a utilitzar. Aquesta és la base del disseny i del muntatge de les instal·lacions solars.

Per aconseguir una òptima optimització de la radiació solar, és a dir, de l'aprofitament del Sol, és imprescindible el coneixement de la trajectòria solar, el perfil de les necessitats i dels condicionants de la ubicació. Tot això comporta determinar l'orientació i la inclinació…

Sistemes solars per termosifó

Aquests equips presenten una circulació natural, basada en els corrents de convecció que es formen en els fluids a temperatures diferents.

Si escalfem un dipòsit d’aigua per la part inferior, quan l’aigua del fons s’escalfa, perd densitat i puja cap a la superfície on es refreda. Llavors torna cap al fons del recipient i així es genera un corrent de circulació natural.

Aquest és el principi de funcionament d’un equip termosifó, en el qual serà imprescindible que:

Aigua calenta sanitària (ACS)

Aigua calenta sanitària (ACS)

Una de les aplicacions de l'energia solar tèrmica és l'obtenció d'aigua calenta sanitària (ACS). Els col·lectors solars capten l'energia de la radiació solar per augmentar la temperatura d'un fluid.

L'aigua calenta sanitària (ACS) és aigua destinada a consum humà (potable) que ha estat escalfada. S'utilitza per a usos sanitaris (banys, dutxes, etc.) i per a altres usos de neteja (fregat de plats, rentadora, rentavaixelles, fregat de terres). En termes energètics, l'ACS és una component important a tenir en compte, ja que representa entre un 25 i un 40% del consum energètic…

Captador solar de cilindre parabòlic

Captador solar de cilindre parabòlic

El captador solar de cilindre parabòlic és un altre tipus de captador solar tèrmic. Aquest tipus de panell solar utilitzat en instal·lacions d'energia solar tèrmica utilitza cilindres parabòlics per concentrar tota la radiació solar en un punt. En lloc d'heliòstats, aquest tipus de col·lector empra miralls de forma cilindre parabòlica. Pel focus de la paràbola passa una canonada que rep els raigs concentrats del Sol, on s'escalfa el fluid, normalment un oli tèrmic. Actualment el fluid aconsegueix temperatures…

Desavantatges de l'energia solar

Desavantatges de l'energia solar

Les característiques de l'energia solar impliquen certs avantatges respecte a altres fonts d'energia.

Malgrat que les característiques són diferents en instal·lacions solars fotovoltaiques i en instal·lacions solars tèrmiques tractarem els desavantatges de forma global.

Determinats inconvenients de l'energia solar poden implicar que una instal·lació solar pugui ser inviable. Els aspectes a considerar són els següents:

  • L'eficiència energètica és pobre comparada amb altres fonts…