Dezvoltare Energetica Durabila

Definiție : capacitatea unui sistem de a efectua lucru mecanic atunci când se transformă dintr-o stare în alta (în greacă energeia= miscare)

Forme de manifestare a energiei:

– Energie radianta

– Energie mecanica

– Energie termica

– Energie electrică

– Energie chimică

SURSE DE ENERGIE

Geneza surselor de energie:

ENERGIE SOLARA

– radiația solară

– biomasă

– combustibili fosili – cărbuni

– țiței

– gaze naturale

– energie eoliană

– energie hidraulică

– energia valurilor

– energia curenților

– energia termică a mărilor

– energie musculara a omului și animalelor

MISCAREA ASTRELOR

– energia mareelor

GEOTERMIA

– energia geotermică

ENERGIA NUCLEARA

– fisiunea nucleara

– fuziunea nuclear

Clasificarea surselor de energie

Din punct de vedere fizic, sursele de energie primară se împart în:

Surse regenerabile, care au un caracter continuu, determinat de acțiunea permanentă a energiei solare fie ca radiație directă, fie prin formele indirecte pe care le generează (energie hidraulică, eoliană, a valurilor, curenților, energia termică a mărilor) sau de acțiunea astrelor (energia mareelor).

Surse neregenerabile care cuprind combustibilii fosili ce necesită un ciclu foarte îndelungat de formare, combustibilul nuclear și materialele fisiunii nucleare.

Clasificarea surselor de energie bazată pe gradul de stăpânire a tehnologiei de valorificare a acestora delimitează:

Surse convenționale, care se referă la cele cu o tehnologie bine cunoscută și pusă la punct, fiind utilizate în prezent pe scară largă. Acestea sunt: biomasa, combustibilii fosili (cărbune, petrol, gaze naturale), energia hidraulică și cea nucleară de fisiune;

Surse neconvenționale, care cuprind sursele a căror tehnologie este stabilită în principiu, dar susceptibilă de progrese substanțiale ca radiația solară directă, energia eoliană, șisturile și nisipurile bituminoase, fuziunea nucleară, energia mărilor (maree, valuri, curenți, energie termică). Acestea mai poartă denumirea de surse noi.

O altă clasificare se bazează pe criteriul includerii lor în statisticile asupra producției și consumului de energie.

Surse comerciale- sursele de energie care se vind si se cumpara si care sunt cuprinse in statistici

Surse necomerciale de energie ca cea umană și animală, deșeurile vegetale sau agricole ș.a. care nu sunt incluse în statistici, deoarece sunt folosite, în cea mai mare parte, direct pentru satisfacerea nevoilor gospodărești.

Datele statistice energetice se referă, în principal, la sursele comerciale pentru care există o evidență clară. Dat fiind importanța pe care o au sursele necomerciale, în special biomasa vegetală și animală, pe arii întinse, în special în țările în curs de dezvoltare, se includ și aceste date pe baza estimărilor rezultate din studii locale. Energia umană și cea animală, sursă convențională necomercială, nu sunt însă incluse.

2. Politica energetica a Romaniei.

Complexitatea problemelor legate de producerea energiei, transportul si consumul energiei a crescut mult în ultimele decenii, odată cu acutizarea problemelor globale de mediu, schimbările climatice și epuizarea resurselor naturale.

Romania se confrunta cu unele probleme specifice tuturor statelor fost comuniste precum: structura productiei de energie, infrastructura, eficienta energetica, dependenta energetica etc. Intre acestea cea mai serioasă este cea legată de dependența față de resursele energetice de import, desi comparativ cu alte state central si est europene dependenta este mai putin accentuată.

Obiectivul central al politicii romanesti in domeniul energiei il constituie crearea unei piete eficiente de energie, a carei dezvoltare sa fie realizata in mod durabil, in conditii de inalta calitate si siguranta a alimentarii cu energie, cu respectarea standardelor Uniunii Europene referitoare la utilizarea eficienta a energiei si la protectia mediului.

Întregul sector de energie a fost supus unui proces de restructurare, conform cu tendintele europene si mondiale, facând trecerea de la sistemul centralizat, monopolist si integrat pe verticala, la cel descentralizat si orientat spre piata.

Dezvoltarea planurilor strategice pe termen mediu și lung a început în anul 2001 cu “Strategia națională de dezvoltare energetică a României pe termen mediu (2001 – 2004)”completată în 2002 cu “Strategia de dezvoltare energetică a României pe termen lung 2002 – 2015”.

Aceste documente au luat în considerare dezvoltarea durabilă a sectorului energetic în condițiile unei creșteri economice accelerate, cu ritmuri superioare mediei comunitare și pregătesc luarea unor decizii privind evoluția gradului de liberalizare a pieței de energie electrică și gaze naturale și structura producției naționale de energie (energy mix).

Pentru armonizarea cu acquis-ul comunitar în privința stocurilor de siguranță și a măsurilor de management al crizelor de aprovizionare petrolieră, reglementate în UE prin Directivele 68/414/CEE și 98/93/CEE (referitoare la stocurile minime de titei si/sau produse petroliere ce trebuie asigurate de statele membre), România a adoptat OUG 54/2002. Capacitatea de depozitare, de circa 2,8 milioane tone, asigură necesarul pentru 67,5 zile, față de 90 zile cat prevede reglementarea europeană. Punctul de vedere al României în această chestiune este ca nu se justifică o crestere a capacitatii de depozitare datorita rezervelor petroliere interne existente. In plus, România nu intentioneaza sa constituie stocuri minime în alte state membre, asa cum recomandă legislatia europeana.

Motivatia este ca in România exista capacitati de depozitare suplimentare pentru stocurile minime mentionate. Reabilitarea capacitatilor existente va costa în jur de 3,5 milioane €/an, iar mentinerea stocurilor, 48 milioane €. Stocurile minime vor fi administrate de o structura creata in cadrul Ministerului Industrie si Economiei. Pentru aplicarea Directivei 98/93/EEC privind stocurile de siguranta, România solicita atat o derogare de la 90 la 67,5 zile, cat și o perioadă de tranzitie de 5 ani.

Finantarea constituirii stocurilor minime se face din surse bugetare si din contributia operatorilor economici din domeniul petrolier. Pentru anul 2001, România detine stocuri minime pentru cca. 24 zile, calculate conform prevederilor Directivei nr. 68/414/CEE: în functie de consumul intern de produse petroliere al anului 2000 si în structura sortimentală corespunzatoare acquis-ului

3. Energia solara. Tipuri de conversie a energiei solare.

Energia solară directă este principala sursă de energie primară a Pământului; ea se caracterizează prin aceea că este nepoluantă, regenerabilă, abundentă și utilizabilă pe tot globul fie în formă directă, fie prin formele ei derivate (energie hidraulică, eoliană, valuri, curenți ș.a.).

Prin procese de fuziune nucleară, Soarele emană o energie anuală de aproximativ 2,5 × 109 EJ, din care 5,6 × 106 EJ ajungând pe suprafața Pământului, fiind repartizată conform figurii 2.8 astfel:

– din radiația primită de Pământ, 1,7 × 106 EJ este reflectată în Univers;

– o parte însemnată, de 1,2 × 106 EJ, este utilizată în circuitul hidrologic;

– din cantitatea de energie ce ajunge la suprafața Pământului 1,4 × 105 EJ este consumată de vânturi, valuri și curenții marini iar 1,6 × 102 EJ de energia hidraulică;

– o cantitate redusă, de 5600 EJ, este transformată de plante și bacterii fotoizolante în energie chimică în procesul fotosintezei (biomasă);

– o parte din energia solară, într-un procent foarte mic, contribuie la încălzirea scoarței Pământului (996 EJ);

– restul energiei solare, circa 2,5 × 106 EJ, este energia radiată în Univers.

Energia solară directă poate fi utilizată pentru producerea energiei termice și a energiei electrice. Din întreaga energie solară directă se utilizează în prezent numai aproximativ 290 EJ, respectiv 0,005%.

Pentru utilizarea energiei solare este nevoie de conversia acesteia în alte forme de energie, conversii care sunt:

conversia termicã

– în cazul conversiei termice, se obține cãldura înmagazinatã în apa, abur, aer cald, alte medii (lichide, gazoase sau solide)

– cãldura astfel obținutã poate fi folositã: direct încãlzirea clãdirilor, prepararea apei calde de consum, uscarea materialelor, distilarea apei etc:

sau indirect convertitã în energie electricã, prin centrale termoelectrice; sau folositã prin transformãri termochimice; sau poate fi stocatã în diverse medii solide sau lichide.

conversia fotomecanicã

bazatã pe presiunea fotonilor dã naștere la motorul tip "velã solarã", necesar zborurilor navelor cosmice Conversia fotomecanicã se referã la echiparea navelor cosmice destinate cãlãtoriilor lungi, interplanetare, cu așazisele "pânze solare", la care, datoritã interacției între fotoni și mari suprafețe reflectante, desfãșurate dupã ce nava a ajuns în "vidul cosmic", se produce propulsarea prin impulsul cedat de fotoni la interacție.

conversia fotochimicã

– utilizarea directa a energiei solare in reactii fotochimice

– utilizarea indirecta prin intermediul plantelor (fotosintezã) sau a transformãrii produselor de dejecție a animalelor.

conversia fotoelectricã

cu aplicații atât în energetica solarã terestrã, cât și în energetica spațialã. Conversia fotoelectricã directã se poate realiza folosind proprietãțile materialelor semiconductoare din care se confecționeazã pilele fotovoltaice. Problema a fost complet rezolvatã la nivelul sateliților și a navelor cosmice, dar prețurile, pentru utilizãrile curente, sunt încã prohibitive.

4. Biomasa. Surse de biomasa. Conversia biomasei in energie.

Biomasa reprezintă componenta vegetala a naturii. Ca formă de păstrare a energiei Soarelui în formă chimică, biomasa este una din cele mai importante resurse de pe Pământ. Ea asigură nu doar hrana, ci și energie, materiale de construcție, hârtie, țesături, medicamente și substanțe chimice.

Biomasa este utilizată în scopuri energetice din momentul descoperirii de către om a focului. Astăzi combustibilul din biomasă poate fi utilizat în diferite scopuri – de la încălzirea încăperilor până la producerea energiei electrice și combustibililor pentru automobile.

Surse:

– lemn (paduri)

– plante cultivate (oleaginoase, cereale, cartofi, trestie de zahar, etc)

– alge marine

– rezidii solide

– rezidii animaliere

– rezidii din industria alimentara

Conversia biomasei:

Combustia – cea mai veche cale de utilizare energetica a biomasei. Este inca folosita in aplicatii domestice (gatit si incalzire) sau indirect in productia de electricitate, desi poluarea produsa nu poate fi controlata

Metode noncombustie – Carbohidratii din biomasa sunt transformati intr-o varietate de compusi chimici, majoritatea dintre ei folositi drept combustibili.

transformări termochimice in care biomasa este incalzită (dar nu arsa) și transformata in produse gazoase, lichide sau solide. Aceste produse pot fi prelucrate pentru a obtine metan sau alcooli folositi drept combustibili

transformari biochimice. Bacteriile și enzimele transforma carbohidratii prin fermentatie aeroba in alcooli și CO2 iar prin fermentatie anaeroba in metan si CO2.

transformari chimice. Uleiurile vegetale si grasimile animale pot fi transformate prin reacții de esterificare cu metanol si etanol in esteri comparabili cu componentii din motorina (biodiesel)

Tehnologii de utilizare energetica a biomasei:

Ardere directa

Piroliza

Fermentatie anaeroba

Gazeificare

Biogaz

Cogenerare

Fermentatie alcoolica

Esterificare

5. Biodiesel. Clasificare. Proprietati generale. Fabricare.

Biodieselul este un amestec de metil esteri, obținut din surse naturale regenerabile, cum ar fi uleiurile vegetale. Cea mai comună sursă de materie primă pentru obținerea uleiurilor vegetale o reprezintă semințele de rapiță, floarea soarelui și soia, dar și uleiurile comestibile reziduale. Biodieselul poate fi folosit singur sau în amestec cu un combustibil fosil, obținut prin rafinarea țițeiului. Dependent de proporția în care se amestecă, acești combustibili se numesc B100 (100% biodiesel), B20 (20% biodiesel) etc.

Biodieselul poate fi clasificat în funcție de sursa din care provine și de procesul de fabricare astfel:

Biodiesel esterificat: acest combustibil este produs prin reacția cu metanolul în prezentă de catalizator pentru a obține metil sau etil ester. Aceasta este metoda cea mai răspândită și poate fi introdusă în motoarele Diesel fie ca atare sau în amestec;

Biodiesel neesterificat: acest tip de combustibil poate fi introdus doar în mașini cu motoare special modificate cu caracteristici speciale. Uleiurile cu grade ridicate de aciditate sau alte caracteristici care ar putea să le facă inacceptabile pentru consum sunt incluse în această categorie;

Proprietati generale

Biodieselul este: un combustibil oxigenat (cca 11% oxigen),fara sulf, aromate usoare si polinuclearebiodegradabil în sol și apa

netoxic

are o lubricitate foarte buna, compensand prin adaosul in motorina Diesel pierderea de lubricitate și eventuala uzura (datorita scaderii continutului de sulf) este biodegradabil in sol si apa

Combustibilul biodiesel se poate obține din din uleiuri vegetale cum ar fi: uleiul de rapiță, ulei de arahide, ulei de floarea soarelui, ulei de soia etc. precum și din uleiuri uzate alimentare și grasimi animale.

Rapița este cea mai convenabilă plantă pentru producerea de Biodiesel. Semințele de rapiță au un conținut de ulei de 40 până la 45%. Uleiul de rapiță este obținut prin presarea semințelor de rapiță și din punct de vedere al compoziției el conține acizi grași cu lanțul de carbon de diferite lungimi.

Extracția uleiului de rapiță respectiv a esterului său cuprinde mai multe etape tehnologice:

etapa I: extargerea uleiului,

etapa II: degumarea uleiului,

etapa III: filtrarea uleiului,

etapa IV: esterizarea,

etapa V: depozitarea uleiului/esterului.

Pentru a putea obține combustil biodiesel din ulei de rapiță, acesta trebuie supus unei reactii de transesterificare. În cadrul acestui proiect s-a studiat obținerea biodieselului folosind metanol și drept catalizator hidroxid de potasiu.

Catalizatorul (KOH) se dizolvă în metanol, după care se amestecă cu uleiul și se agită până când reacția are loc. După aceea se lasă la separat obținându-se astfel combustibil biodiesel și glicerină.