Exercicis: Obtenció d'energia elèctrica i estalvi energètic

Què és una central elèctrica? Explica amb les teves paraules què s'hi fa: d'on surt l'electricitat que produeix?

En una central hidroelèctrica hi ha un embassament amb aigua emmagatzemada en alçària, com a la figura.

Explica d'on treu l'energia aquesta central i quin aparell es mou quan l'aigua cau.

Observa l'aerogenerador de la figura:

Què mou les pales d'un aerogenerador? Quina energia aprofita una central eòlica? En quin tipus de llocs creus que s'instal·len aquests molins?

Les plaques solars de les teulades i dels satèl·lits produeixen electricitat sense moure's ni fer soroll, com la de la figura.

Quina energia reben i en què la transformen?

Classifica aquestes fonts d'energia en renovables i no renovables: el Sol, el vent, el carbó, l'aigua d'un embassament, el gas natural i l'urani. Explica quina diferència hi ha entre els dos grups.

Ordena aquestes etapes del viatge de l'electricitat fins a casa teva: els endolls de la teva habitació, la central elèctrica, els cables de les torres d'alta tensió. Explica què passa en cada etapa.

Per què apagar el llum en sortir d'una habitació estalvia energia, encara que la bombeta sigui petita? Explica-ho pensant en el temps que passa encesa.

Una bombeta LED de $10\ \text{W}$ fa la mateixa llum que una bombeta antiga de $60\ \text{W}$.

1. a) Quina gasta menys energia per fer la mateixa llum?
2. b) Quantes vegades gasta més l'antiga que la LED?

En una central tèrmica passen aquestes coses, però desordenades: el vapor mou una turbina; es crema carbó; el generador produeix electricitat; la calor escalfa aigua i la converteix en vapor.

1. a) Ordena la cadena des del principi fins al final.
2. b) Quin tipus d'energia té guardada el carbó abans de cremar-se?

Una central nuclear escalfa aigua com una central tèrmica, però sense cremar res.

1. a) Quin «combustible» fa servir una central nuclear?

1. b) Indica un avantatge i un inconvenient d'aquest tipus de central.

Indica un avantatge i un inconvenient de cadascuna d'aquestes centrals: l'eòlica i la solar. Pensa en el que passa els dies sense vent i a les nits.

Descriu el viatge complet de l'electricitat des de l'aigua embassada d'una presa fins al llum de la teva tauleta de nit, anomenant tots els passos: què es mou en caure l'aigua, quin aparell genera el corrent i com arriba fins a casa.

Un poble vol abastir-se només amb plaques solars.

1. a) Quin problema tindrà a la nit i els dies molt ennuvolats?
2. b) Proposa dues solucions per tenir llum també en aquests moments.

A la sala d'estar d'una casa hi ha $5$ bombetes enceses.

1. a) Si són antigues, de $60\ \text{W}$ cadascuna, quina potència gasten en total?
2. b) Si es canvien per bombetes LED de $10\ \text{W}$, que fan la mateixa llum, quina potència total gasten ara?
3. c) Quanta potència s'estalvia amb el canvi?

La tele apagada amb el comandament es queda amb un pilotet vermell encès: és el consum en espera o «stand-by».

1. a) Creus que gasta energia encara que sembli apagada? Justifica la teva resposta.

1. b) Com aconseguiries que no gastés res sense desmuntar la tele?

Un carregador de mòbil endollat al corrent, encara que no tingui el mòbil connectat, gasta $1\ \text{W}$.

1. a) Quantes hores passa endollat si no es desendolla en tota una setmana?
2. b) Quina energia gasta en aquesta setmana, en $\text{Wh}$? Pista: multiplica la potència pel temps.

Una vall amb un riu cabalós vol produir la seva pròpia electricitat i dubta entre una presa hidroelèctrica i una central tèrmica de gas.

1. a) Indica un avantatge de cada opció.
2. b) Indica un inconvenient de cada opció.
3. c) Quina triaries tu per a la vall? Justifica la teva elecció amb les respostes anteriors.

A la natura gairebé no trobem electricitat «lliure» a punt per fer servir, tret dels llamps: cal fabricar-la transformant altres energies.

1. a) Escriu la cadena completa de transformacions d'una central tèrmica, des de l'energia guardada al carbó fins a l'electricitat.
2. b) Explica amb aquesta cadena per què diem que l'electricitat és molt còmoda de fer servir però que sempre s'ha de «pagar» amb una altra energia.

La família de la Nàdia instal·la plaques solars a la teulada, però continua connectada a la xarxa elèctrica.

1. a) Per què no es desconnecten del tot de la xarxa?
2. b) Què creus que passa amb l'energia que els sobra al migdia d'un dia assolellat?
3. c) Quin avantatge té quedar-se connectats a la xarxa a més de tenir plaques?

L'encaminador (router) d'internet gasta $10\ \text{W}$ i està encès tot el dia, tots els dies de l'any.

1. a) Quanta energia gasta en un dia, en $\text{Wh}$?
2. b) Quanta en gasta en un any de $365$ dies, en $\text{Wh}$?
3. c) Passa el resultat anual a $\text{kWh}$, sabent que $1\ \text{kWh} = 1000\ \text{Wh}$.

L'Andrea diu: «Hauríem de produir tota l'electricitat amb energies renovables». En Bruno respon: «No es pot, perquè el Sol i el vent de vegades fallen».

1. a) Explica en què té raó cadascú.
2. b) Anomena dues maneres de guardar o aconseguir energia per als moments en què fallen el Sol i el vent.
3. c) Amb quina opinió estàs més d'acord? Argumenta la teva resposta.

Els electrodomèstics porten una etiqueta energètica amb una lletra, de la A (els que menys gasten) a la G (els que més), com la de la figura.

1. a) Entre dos frigorífics de la mateixa mida, un de classe A i un altre de classe F, quin compraries pensant en la factura de la llum?
2. b) El de classe A costa més en comprar-lo; per què pot sortir a compte a la llarga?
3. c) Per què l'eficiència importa tant justament al frigorífic, que està endollat les $24$ hores del dia?

Redacta un pla d'estalvi energètic per al teu institut amb quatre mesures (pensa en llums, calefacció, ordinadors i persianes).

1. a) Explica per què cada mesura estalvia energia.
2. b) Quina de les teves mesures creus que estalviarà més? Raona la resposta.

Una regió produeix la seva electricitat així: un $40\ \%$ en centrals hidroelèctriques, un $30\ \%$ en centrals eòliques, un $20\ \%$ en centrals solars i un $10\ \%$ en una central tèrmica. Observa la gràfica:

1. a) Quin percentatge de l'electricitat és renovable?
2. b) Si la regió produeix $2000\ \text{GWh}$ a l'any, quants $\text{GWh}$ corresponen a l'eòlica?
3. c) Quants $\text{GWh}$ renovables produeix en total?

Repte del tema. Converteix-te en l'assessor energètic de la teva llar! Per consolidar el que has après, investigaràs l'electricitat des de l'escala atòmica fins a la xarxa nacional en tres fases:

1. Electrització i mesura: Frega un bolígraf amb llana i mesura amb un regle la distància màxima $d$ a la qual atreu confeti de paper ($5$ repeticions). Considera la incertesa de l'instrument ($\pm 0,1\text{ cm}$), registra les dades en una taula amb la mitjana, dibuixa la seva gràfica de dispersió i explica quines partícules es transfereixen.

2. Circuits domèstics: Dibuixa l'esquema elèctric normalitzat de dues bombetes de casa teva governades per un interruptor. Justifica si el muntatge ha de ser en sèrie o en paral·lel segons el seu funcionament pràctic.

3. Mix i estalvi energètic: Consulta al web de Red Eléctrica de España (REE) el percentatge (\%) de generació renovable d'avui. Després, localitza la potència d'un electrodomèstic de la teva cuina, calcula el seu consum mensual estimat ($E = P \cdot t$, en $\text{kWh}$) i redacta dues mesures realistes d'estalvi raonat.

Presenta el teu treball en un informe breu amb els càlculs, la gràfica i l'esquema.

Es valorarà:

• Rigor en la recollida de mesures casolanes, expressió de la incertesa ($\pm 0,1\text{ cm}$) i elaboració gràfica.

• Correcció conceptual i simbòlica en l'esquema del circuit elèctric.

• Extracció rigorosa de dades de REE i viabilitat física de les mesures d'estalvi proposades.