En aquest tema parlarem sobre com es pot generar energia, principalment energia elèctrica, a partir dels mètodes anomenats convencionals i les energies alternatives. Algunes de les anomenades energies alternatives ja ho han deixat de ser, i actualment s'estan i s'han convertit en les productores d'un gran volum de l'electricitat a Catalunya i a Europa. Generació d'energia en aquest moment.

En física es defineix energia com la capacitat de produir un treball. Recordem que es produeix treball quan en aplicar una força sobre un objecte es produeix un desplaçament. Podríem definim l'energia de la forma més general com la capacitat de produir un efecte, com per exemple: fred, calor, llum, moviment...

Les fonts d'energia són els recursos que l'home ha utilitzat al llarg de la història per aconseguir energia. Les fonts d'energia poden ser materials (petroli, gas, carbó, urani...) o fenòmens naturals (moviment de l'aigua, vent, llum solar...). 

Segons el seu origen les fonts d'energia poden ser:

• • • Renovables. Són fonts d'energia inesgotables o que la seva renovació és més ràpida que les necessitats de consum.

      • • Hidràulica.

        • Solar.

        • Eòlica.

        • Biomassa.

        • Geotèrmica.

        • Mareomotriu.

    • No renovables. Les energies que el seu temps de renovació és molt superior a les seves necessitats de consum.

      • • Carbó.

        • Petroli.

        • Gas.

        • Nuclear.

També, podem classificar les fonts d'energia segons el seu ús en:

• • • Convencionals. Són les fonts d'energia més utilitzades als països desenvolupats o en vies de desenvolupament.

      • • Hidràulica.

        • Carbó.

        • Petroli.

        • Gas.

        • Nuclear.

    • No convencionals o alternatives. Són les que tenen un ús menys estès, malgrat que algunes d'elles estan deixant de ser alternatives per passar a ser convencionals.

      • • Minihidràulica. Està molt estesa però el volum d'energia que genera és molt petit.

        • Solar. En alguns països comença a deixar de ser una energia alternativa per passar a ser convencional.

        • Eòlica. En alguns països comença a deixar de ser una energia alternativa per passar a ser convencional.

        • Biomassa.

        • Geotèrmica.

        • Mareomotriu.

Altres classificacions de les energies serien en fòssils i no fòssils o en més o menys contaminants.

A les centrals elèctriques s'aprofita l'energia cinètica d'un corrent d'aigua per convertir-la en energia elèctrica. Les més esteses són els embassaments tot i que darrerament existeix una proliferació de les mini-centrals. El seu funcionament és el següent:

• • 1. En el cas dels embassaments s'emmagatzema una quantitat d'aigua a una certa altura que conté una energia potencial.

    2. Com en el cas de les mini-centrals i dels embassaments l'aigua és conduïda per una canonada amb una certa pendent per que agafi energia cinètica.

    3. L'aigua impacta amb els àleps d'una turbina que gira, aconseguint que l'energia cinètica de l'aigua passi a ser energia mecànica.

    4. La turbina està unida a un generador per mitjà d'un eix que li transmet el moviment (energia mecànica) i el generador el transforma en energia elèctrica.

    5. Per últim, un transformador converteix l'electricitat en corrent d'alt voltatge i baixa intensitat, per poder transportar-la per la xarxa elèctrica a grans distàncies.

Les centrals tèrmiques utilitzen com a combustible el petroli o algun dels seus derivats, la biomassa, el gas o el carbó. El seu funcionament és el següent:

• • 1. Les centrals disposen d'una caldera on crema el combustible.

    2. Per dins de la caldera circula una canonada d'aigua que s'escalfa fins a evaporar-se.

    3. L'aigua al passar d'estat líquid a gasos augmenta la seva pressió.

    4. El vapor surt en direcció ala àleps d'una turbina que giren.

    5. El gir de la turbina es propaga per mitjà d'un eix en direcció a un generador que produeix el corrent elèctric.

    6. Per últim, el vapor d'aigua és refreda en un condensador fins a tornar al seu estat líquid i torna a la caldera per començar de nou el cicle.

Centrals tèrmiques de Biomassa

La biomassa es el conjunt de tota la matèria orgànica d'origen vegetal o animal, que inclou els materials que procedeixen de la transformació natural o artificial. L'energia química de la biomassa es pot recuperar cremant-la directament o transformant-la en combustible.

La seva combustió no contribueix a l'augment de l'efecte hivernacle perquè el carboni que s'allibera en el procés de combustió forma part de l'atmosfera actual (el que absorbeixen i alliberen contínuament les plantes en el procés de la fotosíntesi). En canvi, la combustió de combustibles fòssils genera CO2 que ha estat capturat en el passat i dipositat en el subsòl.

El principi per generar electricitat a les centrals nuclears és molt semblant a les tèrmiques de combustió, però a les nuclear el combustible utilitzat és l'urani o el plutoni. El seu funcionament és el següent:

• • 1. Dins del nucli del reactor es bombardegen nuclis d'àtoms d'urani (òxid d'urani) amb neutrons. Alguns es divideixen o fissionen convertint-se en nuclis d'àtoms més petits. Com a conseqüència d'un procés continuat o reacció en cadena controlada és produeix molta escalfor.

    2. Per dins del generador de vapor circula una canonada d'aigua que s'escalfa fins a evaporar-se.

    3. L'aigua al passar d'estat líquid a gasos augmenta la seva pressió.

    4. El vapor surt en direcció als àleps d'una turbina que giren.

    5. El gir de la turbina es propaga per mitjà d'un eix en direcció a un generador que produeix el corrent elèctric.

    6. Per últim, el vapor d'aigua és refreda en un condensador fins a tornar al seu estat líquid i torna a la caldera per començar de nou el cicle.

Les centrals solars tèrmiques aprofiten la calor del Sol per generar energia. El procediment és molt semblant a les centrals tèrmiques i consisteix en:

• • 1. Disposem d'un nombre d'heliòstats (miralls) que reflecteixen la llum solar en un únic punt d'una torre.

    2. En lloc de la caldera de les centrals tèrmiques, per dins de la torre circula una canonada amb un fluït tèrmic (olis o aigua) que s'escalfa.

    3. Disposem d'un intercanviador de calor que conté el fluït tèrmic escalfat pels raigs solars. 

    4. El fluït tèrmic transmet la calor a l'aigua que es troba dins d'ell convertint-la en vapor.

    5. El vapor surt en direcció als àleps d'una turbina que giren produint energia mecànica.

    6. El gir de la turbina es propaga per mitjà d'un eix en direcció a un generador que produeix el corrent elèctric.

    7. Per últim, el vapor d'aigua és refreda en un condensador fins a l'estat líquid i torna a començar de nou el cicle.

Les cèl·lules solars fotovoltaiques aprofiten la llum del Sol per generar energia. Quan incideix la llum (el fotons) damunt d'alguns materials aquests provoquen el moviment dels electrons. La circulació dels electrons produeix corrent elèctric. El funcionament és el següent:

• • 1. La llum del Sol (els fotons) incideix damunt de les plaques fotovoltaiques produint el moviment dels electrons.

    2. El moviment d'aquestes càrregues genera un corrent elèctric anomenat efecte fotoelèctric.

    3. El corrent elèctric generat és continu, però l'electricitat que consumim a les nostres llars és altern, per això necessitem un convertidor.

    4. El corrent elèctric generat es pot consumir al moment o enviar-lo a la xarxa elèctrica o acumular-lo en bateries.

Els parcs eòlics aprofiten l'energia cinètica del vent per generar energia elèctrica. Els parcs estan ubicats en zones de vent abundant i sostingut, com per exemple a les Terres de l'Ebre, a la Catalunya Central i a l'Empordà. En altres països, com Dinamarca existeixes parcs eòlics situats dins del mar. 

Els parcs estan formats per un conjunt de molins anomenats aerogeneradors, generalment de 3 pales i d'altures que poden variar de pocs metres per a aerogeneradors domèstics fins a 160 metres. El funcionament és el següent:

• • 1. El vent fa girar les pales o rotors de l'aerogenerador.

    2. Un eix uneix les pales amb un multiplicador que per mitjà d'engranatges augmenta la velocitat de gir del rotor.

    3. El multiplicador per mitjà d'un altre eix s'uneix amb el generador que transforma l'energia mecànica del vent en energia elèctrica.

    4. Per últim, tots el aerogeneradors estan connectats a un transformador que augmenta la tensió per enviar-la per la xarxa elèctrica.

L'interior de la Terra disposa d'un gran potencial d'energia calorífica. Segons la regió del planeta es pot aprofitar:

• • • Energia geotèrmica de baixa i mitjana temperatura per a climatització i agua calenta. Aquesta es troba arreu de la Terra.

L'energia del mar es refereix a l'energia renovable transportada per les ones del mar, les marees, la salinitat i les diferències de temperatura de l'oceà.

El mar és una font d’energia inesgotable que avui en dia no està sent aprofitada, tot i que s’està treballant des de fa anys en trobar la tecnologia que permeti convertir el mar en una font d’abastament energètic viable tècnicament i econòmicament.

Bàsicament, es poden distingir quatre tipus d’aprofitament diferent de l’energia continguda al mar:

• L’energia mareomotriu o energia de les marees. Aprofita la capacitat de les marees per desplaçar grans masses d’aigua que s’emmagatzemen mitjançant dics, convertint així la seva energia potencial en energia elèctrica mitjançant una turbina, com en les central hidroelèctriques. És l’única que ha assolit un cert grau d’aplicació ja que existeixen centrals en funcionament des de fa dècades. La primera gran central mareomotriu per a la producció d’electricitat comercial es va construir el 1967 a França, amb una potència instal·lada de 240 MW.

• L’energia maremotèrmica del gradient tèrmic. Està basada en la diferència de temperatura entre les aigües superficials i les del fons marí, aprofitant aquest diferència de temperatura per generar electricitat.

• L’energia de les corrents marines. Consisteix en aprofitar el moviment de l'aigua per fer girar una turbina que generarà energia elèctrica.

• L'energia de les onades. Aprofita l´energia mecànica de les onades.