Un generador elèctric és una màquina capaç de transformar algun tipus denergia en un corrent elèctric. La font denergia pot ser molt variada: energia química, energia mecànica, energia lluminosa o energia tèrmica.
Els mecanismes que fan aquesta conversió energètica poden incloure turbines de vapor, turbines de gas, turbines d'aigua, motors de combustió interna i fins i tot manetes.
Els generadors elèctrics són aparells elèctrics capaços de mantenir una diferència de potencial elèctric (voltatge) entre dos punts. És a dir, aparells que produeixen energia elèctrica.
El primer generador electromagnètic, el disc de Faraday, va ser inventat el 1831 pel científic britànic Michael Faraday. Els generadors proporcionen gairebé tota lenergia per a les xarxes elèctriques.
Avui dia, és possible comprar un generador elèctric per a gairebé qualsevol necessitat
Tipus de generadors elèctrics
Hi ha diversos tipus de generadors elèctrics, cadascun amb les seves particularitats:
-
Generadors mecànics: Utilitzen energia mecànica per generar electricitat, sent comú la seva aplicació a la indústria. Destaquen per la seva eficiència i diversitat, incloent-hi generadors dièsel i de benzina.
-
Generadors solars: Transformen l'energia solar en electricitat mitjançant panells fotovoltaics, generant corrent continu.
-
Generadors tèrmics: Converteixen lenergia tèrmica en electricitat.
-
Generadors químics: Converteixen l'energia química en electricitat, i les bateries són un exemple.
Generador elèctric mecànic
Operen sota el principi d?inducció electromagnètica, on un camp magnètic actua sobre conductors elèctrics disposats en bobines. El moviment relatiu entre els conductors i el camp genera una força electromotriu, descobert per Michael Faraday. Aquests generadors varien en mida, des de petits dièsel fins a màquines industrials, sovint equipats amb arrencada elèctrica. S'obté energia mecànica mitjançant motors tèrmics, com motors de gasolina o dièsel, utilitzats tant en centrals termoelèctriques com a nuclears.
En el cas de les dinamos, el principi electromagnètic s'utilitza per convertir la rotació mecànica en corrent altern, essent un dispositiu fonamental des de la seva invenció el 1832 per Hippolytus Pixie.
Generadors termoelèctrics (TEG)
Aquests dispositius converteixen la diferència de temperatura directament en electricitat mitjançant lefecte Seebeck. Tot i que no tenen parts mòbils, la seva eficiència és baixa i el cost elevat. Es preveu la seva aplicació a la indústria automotriu aprofitant la calor d'escapament. Poden treballar conjuntament amb energia fotovoltaica per augmentar l'eficiència.
Generador termoelèctric per radioisòtops (RTG)
Utilitzat en naus espacials converteix l'energia alliberada per la desintegració radioactiva d'elements en electricitat. Apte per a situacions sense presència humana i on es requereixen potències sostingudes durant llargs períodes, essent una alternativa en entorns on les cèl·lules fotovoltaiques no són viables.
Generadors solars (fotovoltaics)
Funcionen mitjançant l'efecte fotovoltaic, on les plaques fotovoltaiques alliberen electrons en impactar amb un fotó, generant corrent elèctric continu. El silici és el material comunament utilitzat en aquestes cèl·lules.
Exemples d'usos i aplicacions
A continuació mostrem diverses aplicacions d'exemple on s'utilitzen generadors d'electricitat:
Central elèctrica
Una central elèctrica es defineix com una instal·lació industrial dedicada a la generació delectricitat mitjançant la utilització de generadors mecànics. El corrent elèctric es genera a través del moviment relatiu entre un flux magnètic i un conductor.
L'energia a les centrals elèctriques s'obté a través de diverses fonts, com ara:
- Combustibles Fòssils: Predominant a la majoria de les centrals arreu del món.
- Reaccions Nuclears: Empleades en centrals nuclears.
- Energies Renovables: Incloent la solar, eòlica i hidroelèctrica.
Generadors per a vehicles
Els generadors tenen un paper crucial en la propulsió de diverses formes de transport:
- Vehicles de Carretera: Requereixen energia elèctrica per alimentar la instrumentació, mantenir en funcionament el motor i recarregar les bateries.
- Vaixells de Vela: Poden utilitzar generadors d'aigua o vent per carregar les bateries mitjançant petites hèlixs, turbines eòliques o impulsors, subministrant corrent a velocitats típiques de vent o creuer.
- Patinets Elèctrics: Els scooters elèctrics amb frenada regenerativa han guanyat popularitat global.
Grups electrògens
Un motor-generador es conforma mitjançant la combinació d‟un generador elèctric i un motor, formant una unitat autònoma. Sovint, es fan servir motors alternatius de pistó, encara que també hi ha variants que utilitzen turbines de gas.
Generadors d'electricitat a centrals nuclears
Els generadors elèctrics en centrals nuclears són principalment del tipus síncron, produint corrent altern sincronitzat amb la freqüència de la xarxa elèctrica.
Estan equipats amb bobines estatòriques i rotors, aquests generadors utilitzen sistemes avançats de refrigeració, com ara el refrigerant d'hidrogen, per mantenir temperatures segures. Amb una capacitat de càrrega significativa, tenen sistemes de control sofisticats per regular la sortida denergia segons les demandes elèctriques.
A més, també compten amb suport d'emergència, com a motors dièsel, per garantir la generació contínua fins i tot en situacions crítiques.