Catalonia PAU Technology and Engineering II study materials
Catalonia PAU Technology and Engineering II study resources

Catalonia PAU Technology and Engineering II: Energia, recursos i sostenibilitat

Catalonia PAU Technology and Engineering II · Work through your exam, one topic at a time.

All guide sections

Energia, recursos i sostenibilitat

Aquest bloc avalua la capacitat de calcular rendiments i energies en cadenes de conversió, comparar fonts i justificar impactes ambientals amb dades.

Fonts i conversió

  • Fonts primàries (carbó, gas natural, vent, sol) i secundàries (electricitat, hidrogen). Renovables i no renovables.
  • Conversió tèrmica: cicle de Rankine amb turbina de vapor; cicle de Brayton amb turbina de gas; motors d'Otto i Diesel.
  • Renovables elèctriques: aerogenerador amb P = ½·ρ·A·v³ (el límit de Betz fixa un màxim del 59,3 % d'aprofitament) i cèl·lula fotovoltaica, amb rendiments comercials del 18–22 %.

Rendiment i unitats

  • η = energia útil / energia d'entrada. En cadenes de conversions els rendiments es multipliquen: η_total = η1·η2·…
  • 1 kWh = 3,6 MJ. Es distingeix potència (kW) d'energia (kWh); l'energia és la potència integrada en el temps.
  • La cogeneració aprofita alhora calor i electricitat i pot superar el 85 % de rendiment global.

Impactes i sostenibilitat

  • Emissions de CO₂ i efecte hivernacle, pluja àcida (SO₂ i NOx), residus nuclears i ocupació del territori.
  • Petjada de carboni i factor d'emissió del mix elèctric (kg CO₂ per kWh); com més renovable és el mix, més baixa.
  • Estratègies: eficiència energètica, gestió de la demanda, reciclatge i allargament de la vida útil dels equips.

Exemple resolt

Instal·lació fotovoltaica de 3 kWp en un lloc amb 1500 kWh/kWp anuals, cost de 4500 € i preu de 0,15 €/kWh.

  1. Producció anual = 3·1500 = 4500 kWh.
  2. Estalvi = 4500·0,15 = 675 €/any.
  3. Retorn simple = 4500/675 = 6,7 anys. Raonament: es compara energia anual amb cost, no potència amb preu; el resultat és un període de retorn, no un rendiment.

Errors que costen punts

  • Barrejar kW i kWh en el càlcul.
  • Sumar rendiments en lloc de multiplicar-los.
  • Oblidar l'energia primària necessària per produir un kWh elèctric.
  • Presentar un impacte sense cap dada ni comparació.