Teoria: L'Energia Nuclear

 

Una Central Nuclear és una instal·lació que aprofita el calor que genera la fissió de l'Urani (reacció radioactiva) per generar vapor d'aigua i amb aquest fer girar una turbina que generi electricitat. Al ser una reacció radioactiva, genera uns residus altament tòxics que són realment difícils d'emmagatzemar i impossibles d'eliminar (la radioactivitat de l'urani no desapareix fins al cap de milers i milers d'anys).

 

L'Energia Nuclear als Països Catalans

Als països catalans (Catalunya i València) hi ha tres Centrals Nuclears:

• Ascó (Ascó I i Ascó II)

• Vandellós

• Cofrents

 

Ascó

• Situada entre Flix i Ascó (Riu Ebre), a 100Km de Lleida

• Operada per l'Associació Nuclear Ascó-Vandellós (ANAV)

• Nº Reactors: 2

• Ascó I

  • Propietari: Endesa Generació (100%)

  • Primera operació comercial: 10/Desembre/1984

  • Potència elèctrica bruta generada: 1032.5 MW

  • Potència neta generada: 995.8 MW

  • Tipus de Reactor: PWR

• Ascó II

  • Propietari: Endesa Generació (85%) i Iberdrola Generació (15%)

  • Primera operació comercial: 31/Març/1986

  • Potència elèctrica bruta generada: 1027.2 MW

  • Potència elèctrica neta generada: 991.7 MW

  • Tipus de Reactor: PWR

 

Vandellós

• Situada a l'Hospitalet de l'Infant (Tarragona)

• Operada per l'Associació Nuclear Ascó-Vandellós (ANAV)

• Nº Reactors: 2 (1 en operació, 1 desmantellat)

• Vandellós I

  • Reactor desmantellat, fora de servei

• Vandellós II

  • Propietari: Endesa Generació (72%) i Iberdrola Generació (28%)

  • Primera operació comercial: 8/Març/1988

  • Potència elèctrica bruta generada: 1087.1 MW

  • Potència elèctrica neta generada: 1045.3 MW

  • Tipus de Reactor: PWR

 

Cofrents

• Situada prop del poble de Cofrents (València)

• Operada per la CN Cofrentes i Iberdrola

• Nº Reactors: 1

• Propietari: Iberdrola Generació (100%)

• Primera operació comercial: 11/Març/1985

• Potència elèctrica bruta generada: 1092.02 MW

• Tipus de Reactor: BWR

 

Funcionament d'una Central Nuclear

Una central nuclear té un element essencial que és el Reactor. Aquí és on es produeix la fissió nuclear, reacció radioactiva que genera una gran quantitat d'energia en forma de calor, aquesta calor escalfa una aigua que al agafar tanta temperatura es transforma en vapor. Aquest vapor a gran pressió seguirà dos passos depenent del tipus de Reactor:

• Reactor PWR: el vapor passa cap a un intercanviador de calor on intercanvia el calor amb un altre circuit d'aigua que és el que anirà cap a la turbina. L'aigua del primer circuit no entra en contacte amb la del segon, només s'intercanvien el calor al posar els dos conductes molt a prop!

• Reactor BWR: aquest vapor va directament cap a la turbina.

Un cop aquest vapor ha arribat a la turbina, fa girar les pales de la turbina per transformar l'energia en forma de calor que té el vapor en energia mecànica. Un alternador capta el moviment de la turbina i transforma aquesta energia mecànica en energia elèctrica, que després s'eleva a una gran tensió i s'envia a la xarxa.

Un cop el vapor ha passat per la turbina, entra en un altre intercanviador de calor on es refreda: el seu tub passa molt a prop d'un que prové d'una font d'aigua freda (un riu, el mar...). En les centrals que tenen torre de refrigeració, podem observar com part del vapor d'aigua fruit d'aquest últim intercanvi s'escapa cap a l'atmosfera. Però no hi ha cap problema, el vapor d'aigua no és contaminant.

 

La Fissió Nuclear

La fissió nuclear és una reacció radioactiva que es produeix al llançar un neutró a un àtom d'Urani 235 Enriquit. Aquest àtom, en rebre l'impacte, es divideix en dos partícules i deixa anar varis neutrons més que van a xocar contra altres àtoms d'Urani. En les centrals nuclears, aquesta reacció és controlada, per evitar que la reacció provoqui cap catàstrofe. Un exemple de fissió nuclear descontrolada són les bombes atòmiques o l'accident nuclear de Txernòvil. Aquesta reacció genera uns residus radioactius molt perillosos que s'han d'emmagatzemar durant milers i milers d'anys fins que perden aquesta radiació.

 

Distribució de l'Electricitat

Un cop hem generat aquesta electricitat, cal distribuir-la i fer-la arribar a totes les ciutats perquè tots els consumidors puguin gaudir-ne. El primer que es fa és elevar el voltatge d'aquesta electricitat en uns potents transformadors que estan al costat de les centrals de generació per així reduir el màxim les pèrdues. Aquesta acció la podem justificar amb les formules següents:

P = V x I

W = I² x R x t

En la primera fórmula podem comprovar que la potència depèn del voltatge (V) i la intensitat (I), per tant, si augmentem molt el voltatge, la intensitat disminueix. El fet de disminuir la intensitat es fa perquè la quantitat d'energia que es perd (segona formula, W) depèn de la intensitat al quadrat (I²), la resistència del material (R) i el temps de funcionament (t). Si disminuïm la intensitat, perdem molta menys electricitat.

 

Com arriba a les cases l'electricitat ?

A Espanya i, en general, a la resta d'Europa, l'electricitat fa les distàncies a 400 KV en les línies d'Alta Tensió (com podria ser la MAT), quan arriba al voltant de zones urbanes, s'abaixa la tensió fins a uns 130KV per repartir-la, formant cercles tancats a diferents ciutats (com podria ser el cercle Banyoles - Girona - Figueres - etc. ). Quan aquesta electricitat arriba a les afores de la cuitat, s'abaixa la tensió a 25KV i es fan passar unes quantes línies pel mig de la cuitat, que a través d'uns transformadors que hi ha al mig de les ciutats s'abaixa la tensió a 220V i es fa arribar a les cases (a 220V només es pot fer un recorregut d'uns 500 m, sinó ja hi ha massa pèrdues). A la línia de 25KV també s'hi connecten les indústries, ja que necessiten un voltatge superior.

 

Altres Formes de Generar Electricitat

A mi m'ha tocat treballar la generació en les Centrals Nuclears, no obstant, hi ha altres formes de generar electricitat:

• Centrals Hidroelèctriques

  • Hidroelèctriques de Doble Sentit

• Centrals Tèrmiques

  • Tèrmiques de Cicle Combinat

• Centrals de Cogeneració

 

Centrals Hidrolèctriques

En aquestes centrals s'aprofita la força que té l'aigua emmagatzemada a una certa altura per fer girar una turbina que, connectada a un alternador, generi electricitat. Aquestes centrals es troben en pantans (Susqueda) o enmig de rius molt cabalosos (Mequinenza, riu Ebre).

El primer pas és construir una presa per aturar l'aigua, aquesta ha de tenir unes comportes per si cal deixar anar aigua per culpa de pluges molt fortes, per tant, podem dir que el fet de construir preses també ajuda a regular el cabal dels rius. Un cop tenim aquesta presa, hem de construir un tub que serveixi de captador de l'aigua que turbinarem. Aquest tub no pot estar a la part de sota de tot de la presa perquè allà s'hi acumulen molts sediments i quedaria taponat (en aquest punt hi ha unes comportes que de tant en tant s'obren per fer marxar els sediments). La quantitat d'energia que la turbina produirà depèn de l'altura a la qual està l'aigua i el cabal d'aquesta, per tant, la central turbinadora pot estar al costat mateix de la presa si hi ha molt cabal, per què no cal gaire diferència d'altura (Mequinenza) o 4 Km més avall per tenir molta atura i no haver de deixar passar molt cabal d'aigua (Susqueda). Un cop aquesta aigua ha sigut turbinada, segueix el corrent del riu.

Centrals de Doble Sentit

Hi ha, però, unes centrals amb una característica que costen molt de trobar: les centrals de doble sentit. Són centrals que aprofiten l'electricitat que sobra durant la nit per bombejar l'aigua que durant el dia han turbinat i han guardat en un estany inferior, cap a l'estany superior per tornar-la a turbinar el dia següent. Són un gran invent ja que a la nit sobra electricitat i, com que no es poden parar les centrals nuclears, s'ha de gastar d'alguna forma. Un exemple d'aquesta central la trobem a l'estany Gento i Sallente.

 

Centrals Tèrmiques

Una central tèrmica o central termoelèctrica és una planta industrial que serveix per a generar electricitat a partir de vapor d'aigua escalfat per un combustible (fuel, gas natural, carbó, etc.). Algunes centrals tèrmiques particulars són les de cicle combinat.

Les central tèrmiques abasten d'electricitat de manera continuada i sense haver de dependre del clima, de la meteorologia, ni de la geologia locals. En contrapartida, utilitzen combustibles fòssils, amb els problemes de sostenibilitat i de medi ambient que generen. El gas natural contamina menys que el carbó, el petroli i els seus derivats, és més fàcil de transportar i emmagatzemar i n'hi ha en reserves una mica majors, tot i que també molt escasses. Avui s'aprofita l'energia dels residus sòlids orgànics (les escombraries orgàniques que separem de la resta) per, en comptes de ser enterrades, cremar-les i obtenir electricitat.

L'eficiència total de les centrals no és molt alta. La més elevada és la de les centrals tèrmiques de gas natural, que pot assolir fins a un 50'7%, amb gas de la millor qualitat; seguides de les de carbó i la del fuel.

En aquestes centrals, es crema el combustible per obtenir calor, s'escafa aigua fins aconseguir vapor, aquest vapor fa girar una turbina i un alternador converteix aquesta energia mecànica en elèctrica, després es refreda l'aigua i torna a començar el cicle. Emeten residus contaminants en cremar el combustible.

Centrals de Cicle Combinat

Són centrals on, en cremar el combustible, aquest ha de superar dos cicles abans no és expulsat, per tant és més eficient. Quan es crema el combustible, l'explosió es produeix ben bé al costat de la primera turbina, la qual fa girar, i un cop ja no té força per fer-la girar més, aquest combustible passa a un intercanviador de calor on escalfa aigua que es torna vapor i fa girar una altra turbina. Després aquesta aigua consensa i torna cap a l'intercanviador. També contaminen però almenys s'aprofita més l'energia del combustible. N'hi ha de gas, fuel, carbó...

 

Centrals de Cogeneració

La cogeneració consisteix en la producció combinada de calor i electricitat. Procediment mitjançant el qual s'obtenen simultàniament energia elèctrica i energia tèrmica útil (vapor, aigua calenta, aire calent) a partir d'una font d'energia primària. També es pot definir com la producció conjunta, en procés seqüencial, d'energia elèctrica o mecànica i d'energia tèrmica útil (en forma d'aigua calenta, vapor, etc.), a partir d'una mateixa font primària.

El gran avantatge de la cogeneració és l'eficiència energètica que es pot obtenir del combustible primari utilitzat, a diferència de les opcions convencionals de generació d'energia tèrmica i elèctrica per separat. Per exemple, al generar electricitat amb un motor generador o una turbina, l'aprofitament energètic del combustible és del 25 – 40 %, en canvi generant electricitat amb un sistema de cogeneració augmentem el rendiment global de la màquina aprofitant l'energia tèrmica dissipada pel motor.