În ultimul secol, folosirea energiei din combustibili fosili ( țiței, gaze, c ărbuni), prin ardere a avut efecte dezastruoase as upra mediului, mai… [614523]

1

ENERGIA VALURILOR

1. Considera ții generale
În ultimul secol, folosirea energiei din combustibili fosili ( țiței, gaze, c ărbuni), prin ardere a
avut efecte dezastruoase as upra mediului, mai mari dec ât orice activitate uman ă din istorie:
acumularea de gaze nocive în atmosfer ă, ceea ce a declan șat procese (poate ireversibile),
precum sub țierea stratului de ozon, înc ălzirea global ă etc. De aceea, utilizarea unor surse
alternative de energie, devine tot mai important ă, tot mai necesar ă pentru lumea de azi. Aceste
surse, precum soarele, vântul, energia geotermal ă etc. practic nu se consum ă și se numesc
energii regenerabile, fiind cunoscute și ca surse alternative sau neconven ționale. Energiile
regenerabile se bazeaz ă în principal pe marele reactor de fuziune nuclear ă care este Soarele;
energia mareelor, se bazeaz ă pe energia cinetic ă a Lunii, care prin gravita ția sa genereaz ă
maree; energia geotermal ă se bazeaz ă pe miezul fierbinte al p ământului, r ămas de la crearea sa.
Toate energiile regenerabile produc emisii mult mai pu ține, reduc poluarea chimic ă, termică,
radioactiv ă și sunt disponibile, teor etic oriunde pe glob.
Epuizarea rapid ă a rezervelor de combustibili fosili, folosirea lor fiind înso țită de poluarea
mediului înconjur ător (incluzând și așa zisă ,,murd
ărire" termic ă, și mărirea în propor ții mai mult
decât îngrijor ătoare a nivelului de bioxid de carbon din atmosfer ă), resursele limitate de uraniu
(prin folosirea lui în energetic ă, rezultând de șeuri radioactive) și incertitudinea atât a duratei, cât
și a consecin țelor ecologice la folosirea industrial ă a energiei termonucleare, îi pune pe
cercetători, savan ți și ingineri s ă acorde mai mult ă atenție căutării de noi posibilit ăți rentabile
pentru utilizarea surselor energet ice alternative, nelimitate și nepoluante.
Cele mai bune energii alternative sau neconven ționale sunt considerate a fi: energia
eoliană, energia solar ă în general, energia solar ă concentrat ă (oglinzi care înc ălzesc un turn cu
apă), cea geotermal ă și energia apelor Oceanului Planetar (valurile, curen ții oceanici, energia
undelor și hidroenergia).

2. Energia apelor Oceanului Planetar Oceanele și mările ocup ă 71 % din suprafa ța Pământului și, în plus, de țin o resurs ă
inepuizabil ă: valurile
1. Energia m ărilor și oceanelor se reprezint ă sub form ă de energie mecanic ă
și termică. Apele Oceanului Planetar de țin un imens poten țial energetic care poate fi valorificat
pentru producerea de energie electric ă, rezervele de energie ale Oc eanului Planetar fiind imense.
Energia intern ă, corespunz ătoare înc ălzirii cu 20 șC a suprafe ței apelor oceanice, în compara ție
cu cele fluviale, are o m ărime de circa 1026 J. Energia cinetic ă a curen ților oceanici este egal ă
aproximativ cu 1018 J, însă, din aceast ă energie se poate utiliza doar o cantitate infim ă.
Principalele surse de energie luate în considerare, cel pu țin la nivelul tehnicii actuale, se
referă la: maree, curen ții marini, valuri, diferen țe de temperatur ă ale structurilor de ap ă marină.
● Mareele, datorate atrac ției lunare, se produc cu regular itate în anumite zone de litoral
de pe glob, cu amplitudini care pot aj unge uneori la 14-18 m, determinând oscila ții lente de nivel
ale apelor marine. Principiul de utilizare a energie i mareelor în centrale mareomotrice, const ă în
amenajarea unor bazine îndiguite care s ă facă posibilă captarea energiei apei, declan șată de
aceste oscila ții, atât la umplere (la flux), cât și la golire (la reflux). Energia mareelor este energia
ce poate fi captat ă prin exploatarea energiei poten țiale rezultate din deplasarea pe vertical ă a
masei de ap ă la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curen ților de maree. Energia
mareelor rezult ă din forțele gravita ționale ale Soarelui și Lunii, și ca urmare a rota ției terestre.
Pentru o valorificare eficient ă a energiei mareelor sunt necesar e anumite condi ții naturale:
▪ să existe un bazin natural (de regul ă un estuar), care s ă comunice cu oceanul printr-o
deschidere foarte îngust ă; ▪ amplitudinea mareelor s ă fie de cel pu țin 8 m. Aceste condi ții
naturale apar numai în circa 20 de zone ale globului ( țărmurile atlantice ale Fran ței, Marii Britanii,
SUA, Canadei, nordul Australiei, estul Chinei etc.). Dac ă ar putea fi valorificat ă integral în

1 Trei țări europene deruleaz ă deja programe pentru exploatarea aceste i resurse alternative: Portugalia, Sco ția și
Marea Britanie.

2centrale electrice mareomotrice , cantitatea de energie disponibil ă ar produce de circa 100.000 de
ori mai mult ă energie electric ă decât toate hidrocentra lele aflate în func țiune în prezent pe glob2.
Însă, centralele mareomotrice produc kWh la un pre ț de cost de dou ă ori mai mare decât cel
obținut în hidrocentrale. În func țiune, astfel de centrale mareomotrice se afl ă în Fran ța3 și în
Rusia4. Alte proiecte prev ăd noi amenaj ări pe țărmul de sud-est al Marii Britanii; pe țărmul
Golfului Fundy, unde SUA și Canada inten ționează o construc ție de mari propor ții.
● Curenții marini care se pot prezenta sub forma de: curen ți orizontali (datora ți vânturilor
dominante); curen ți verticali (caz în care apele urc ă sau coboar ă din/spre adâncuri); curen ți
marini datora ți mișcării apelor la nivel planetar, sunt purt ătorii unor energii cinetice deosebit de
mari. Astfel, s-a calculat c ă un curent oceanic cu o l ățime de circa 100 m, 10 m adâncime și o
viteză de 1 m/s, pe timp de un an ar putea oferi o energie cinetic ă de circa 2 milioane kWh.
● Valurile reprezint ă o formă de stocare a energiei transmise de vânt, energie calculabil ă
și demnă de luat în considera ție. Mișcarea valurilor este datorat ă tot radia ției solare. Calculele au
evidențiat că valurile cu în ălțimea de 1 m, lungimea de 40 m și perioad ă de 5 s, au o putere
disponibil ă de aproximativ 5 kW pe un front de 1 m l ățime.
Numeroase institute de cercet ări hidraulice
și energetice din SUA, Fran ța, Marea Britanie,
China și Japonia au în programul lor de acti vitate realizarea unor instala ții de captare a energiei
valurilor. Și totuși, judecând dup ă potențialul imens oferit de m ările și oceanele lumii, energia
valurilor este insuficient exploatat ă.
● O atenție deosebit ă a captat ,,conversia energetic ă oceanotermic ă", adică obținerea
energiei electrice pe contul diferen ței de temperatur ă între apele de la suprafa ță și cele de la
adâncime ridicate de pompe (de exemplu la folosir ea la un ciclu închis al turbinei lichidelor
volatile cum sunt propanul, freonul sau amoniacul). Diferen țele de temperatur ă ale structurilor de
apă marină creează energie termic ă – înmagazinat ă sub form ă de căldură. Conținutul de c ăldură
diferit dintre apele de suprafa ță și cele de adâncime prezint ă o diferen ță de circa 30 oC.
● O perspectiv ă mai îndep ărtată o reprezint ă obținerea energiei electrice pe baza
deosebirilor dintre apa s ărată și cea dulce, de exemplu apa de mare și apa din râuri.

3. Energia valurilor Valurile sunt mi șcări ritmice ale particulelor de ap ă în jurul unui punct imaginar de
echilibru. Sub aspect genetic, se cunosc: valu ri eoliene, mareice, anomobarice, navale,
staționare, gravita țional libere, for țate de vânt. Valurile eoliene sunt cele care apar sub ac țiunea
frecării tangen țiale ale maselor de aer în deplasare, cu presiunea normal ă față de apa marin ă.
În privința formării valurilor exist ă mai multe teorii, cea mai durabil ă fiind teoria valurilor
trohoidale
5 a lui Gerstner6 (1802), elaborat ă pentru un ocean de adâncime nelimitat ă, lichid ideal,
fără frecare lichid ă, cu densitate constant ă, unde se formeaz ă valuri cu mi șcare de transla ție
gravitațională și liberă. Concluziile acestei teorii sunt c ă particulele de ap ă în mișcarea lor
urmăresc o orbit ă închisă, într-un interval de timp egal perioadei valului, orbit ă care este u șor
deformat ă pe direc ția valului iar particulele de la suprafa ță primesc cea mai mare cantitate de
energie eolian ă, deci vor avea raza orbitei cea mai mare.
Odată cu creșterea adâncimii, energia se transmite pe cale hidraulic ă, deci orbitele
particulelor vor fi tot mai mici. Va lurile dispun de energie poten țială, Ep și energie cinetic ă, Ec și
acestea se calculeaz ă în func ție de elementele de m ărime a valului și viteză. Valul cu
desfășurare ideal ă și simetric ă este hula regulat ă, care este un val gravita țional în stingere,
neforțat de vânt.
Cum aceast ă energie se manifest ă în intervalul de timp egal cu perioada T a valului,
puterea P va fi egal ă cu raportul dintre energia E p sau E c și timpul T. Deoarece în procesele de
captare se preia în prezent doar una din cele dou ă forme de energie a valului, expresia puterii
brute disponibile este:

2 Alte calcule apreciaz ă că energia furnizat ă anual de maree ar putea echivala cu cea ob ținută prin arderea a
peste 70 mii tone de c ărbune.
3 În estuarul Rance, format de râul cu acela și nume la v ărsarea în Golful Saint Malo, construit ă în perioada 1961-
1966 cu o capacitate de 240 MW; de men ționat că proiectul "Chausey" prevede o construc ție asemănătoare în
Golful Le Mont Saint Michel.
4 În estuarul Kislaya, format de râurile Tuloma și Kola Ia Marea Barent, cu o capacitate de 400 MW; un alt proiect
vizează țărmurile M ării Albe.
4 trochoid – trohoidă, curbă descrisă de un punct al unui cerc care se deplaseaz ă pe o suprafa ță plană;
trochoidal waves – valuri trohoidale.
6 Modelul de val Gerstner nu este un model perfect, admi țând o anumit ă formă dată valului. Pe lâng ă valurile
trohoidale, literatura de specialitate utilizeaz ă și alte modele: valuri Stokiene, valuri cnoidale ș.a.

3
P = Kγh²Lλ/T

Fig. 1 Profilul unui val
h = înălțimea valului; λ = lungimea de und ă; L = lungimea frontului de val

Raportul λ/T exprimând viteza de propagare a valului, numit ă celeritate7 și notată cu c,
expresia puterii se poate scrie și sub forma:

P = Kγh²Lc
Pentru început coeficient ul K a avut o valoare fix ă, K = 1/16, cu timpul luând forme mai
complicate, ținându-se seama și de adâncimea apei în care se propag ă valul. Adoptând valoarea
greutății specifice a apei M ării Neagre, γ = 9986,58 N/m³, puterea dezvoltat ă pe fiecare metru de
front de val este:
P = 975 h²Lc W/m

Desigur nu toat ă energia brut ă va putea fi captat ă de instala țiile aliniate pe frontul
respectiv. O parte din energie este reflectat ă la contactul cu captat orii, o alta este disipat ă în
bazinele de recep ție și de captare ale hidrocentrale lor marine, iar o parte reu șește să traverseze
zona de barare. În m ăsura în care o instala ție este capabil ă să capteze o cantitate cât mai mare
din energia înmagazinat ă în valuri, deci în m ăsura în care dovede ște un randament global de
captare ( η) superior, aceasta î și demonstreaz ă eficiența economic ă. Energia captat ă (E) va fi
dată de relația:
E = η·E
p
În ălțimea valului (în englez ă wave height ) este distan ța măsurată pe vertical ă între
creasta valului și linia de cea mai mic ă cotă a scobiturii imediat urm ătoare. Se apreciaz ă din
vedere sau cu aparate speciale, iar valo rile se dau în metri sau picioare. În ălțimea obi șnuită a
valurilor oceanice este de 5 m, iar valorile maxime m ăsurate pân ă în prezent sunt:
– 21 m în bazinul nordic al Oceanului Pacific;
– 15,6 m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic; – 14 m în emisfera sudic ă;
– 11,5 m în Oceanul Indian.
Lungimea valului (în englez ă wave length ) este distan ța în metri sau în picioare m ăsurată
pe orizontal ă între dou ă creste sau scobituri succesive de val. Valorile medii ale valurilor
oceanice sunt cuprinse între 69 m și 110 m. Valorile maxime ale lungimii valurilor determinate pe
baza unor numeroase observa ții sunt urm ătoarele:
– 170 m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic;

7 Celeritáte s.f. (Livr.) . 1. iuțeală, repeziciune, vitez ă. 2. viteza de propagare a undei, a perturba ției printr-un
mediu fluid în repaus. – Din fr. célérité , lat. celeritas, -atis .

4- 214 m în bazinul sudic al aceluia și ocean;
– 233 m în Oceanul Pacific;
– 342 m în bazinul sudic al Oceanului Indian.

Dimensiunile maxime ale valurilor se observ ă în regiunile unde viteza vântului, durata ei și
spațiul de dezvoltare liber ă al valurilor sunt cele mai mari. În cuprinsul Oceanului planetar
frecvența cea mai mare o au valurile cu în ălțime mică, sub 2,1 m. În cazul furtunilor excep ționale
ele pot avea în ălțimi de peste 20 m și o lungime în jur de 400 m. Valurile obi șnuite în timpul
uraganelor au o în ălțime de circa 8 m, cu perioad ă de 8 secunde, vitez ă de 18-20 m/s și pantă în
jur de 1/10 – 1/30 m. Regiunile cu uragane frecvente și periculoase pentru naviga ție coincid cu
regiunile de genez ă a ciclonilor, cum sunt p ărțile nordice ale Oceanului Pacific, ale Oceanului
Atlantic, precum și regiunile uraganelor tropicale (taifunurilor). Frecven ța cea mai mare a
uraganelor se observ ă în perioadele de sfâr șit de iarn ă (februarie) și de sfârșit de vară (august).
În momentul când valurile ajung pe fundurile mici din dreptul coastelor în tinse are loc fenomenul
numit deferlare. Prin deferlare se în țelege ridicarea, aplecarea în fa ță, îndoirea și prăbușirea
crestei, cu zgomot. Dac ă deferlarea se produce deas upra unui banc aflat la distan ță de coast ă,
valurile de acest gen se numesc „brizan ți". Calmarea valurilor eoliene în raza porturilor se ob ține
prin filarea unei cantit ăți limitate de ulei la suprafa ța apei. Prin acest procedeu se opre ște
mișcarea orbitoidal ă a particulelor de ap ă de la suprafa ță, proces, care prin interferen ță, se
transmite și la adâncime. Efecte asem ănătoare rezult ă din acoperirea suprafe ței mării cu sloiuri
de ghea ță, sau dezvoltarea unei vegeta ții acvatice pe suprafe țe mari. Pic ăturile de ploaie
calmează și ele valurile, mai ales în timpul ploilor intense, cu energie mare.
Energia valurilor este într-adev ăr fără limită, fiind un izvor neseca t, cum nesecat este și
oceanul. În m ările cu ap ă mică, închise în toate p ărțile de uscat, cum este, de pild ă Marea
Baltică, valurile rareori dep ășesc înălțimea de patru, cinci metri, pe când în largul oceanului, în
special în emisfera sudic ă, unde cercul de ap ă cuprinde tot globul și valurile se pot dezl ănțui în
voia lor, iar vânturile de apus sufl ă în permanen ță fără să-și schimbe direc ția, se întâlnesc destul
de des valuri înalte de 12-18 m. Energia colosal ă a valurilor se manifest ă în izbitura lor iar ea este
foarte mare. Folosirea deplin ă a energiei valurilor este împiedicat ă de faptul c ă acest izvor de
energie este foarte inegal, energia valurilor este utilizat ă doar în cazul în care valurile sunt înalte
și constante în timp și al doilea motiv și cel mai important este faptul c ă tehnica contemporan ă nu
cunoaște instala ții cu ajutorul c ărora s-ar putea destul de u șor, destul de complet și economic s ă
se transforme energia valurilor în curent electric.
4. Instala ț
ii de captare a energiei valurilor

Primii care au început s ă foloseasc ă energia valurilor au fost europenii (Sco ția,
Portugalia și Marea Britanie au programe s peciale prin care valurile m ărilor care le înconjoar ă
țărmurile s ă fie folosite pentru producerea energiei). Conceptul de baz ă în a ob ține energie
electrică din curgerea apei printr-un rotor turbin ă este bine stabilit pentru aplica ții în hidroenergie
(râuri și curgeri de ape) și pentru energie eolian ă. Două mari grupuri de tehnologii au fost
inventate pentru producerea energiei electrice din energia valurilor: dispozitivele din apropierea
țărmurilor (ușor accesibile, mai u șor de între ținut și de monitorizat) și dispozitivele din largul
mărilor (în larg și la adâncimi mari, se g ăsesc cele mai mari resurse energetice). Pe termen scurt,
până ce tehnologia va avansa, dispozitivele din apropierea țărmurilor pot fi folosite cu prec ădere
datorită accesibilit ății facile. Pe termen lung, se vor fo losi dispozitivele din largul m ării datorit ă
cantității mult mai mari de energie ob ținută (dar aceasta numai în cazul în care se vor g ăsi
tehnologii ce pot u șura accesul și mentenan ța acestora).
Dispozitivele din apropierea țărmurilor sunt în general fixate direct pe fundul m ărilor și
oceanelor cu o adâncime nu prea mare și sunt conectate la țărm sau în imediata apropiere a
acestuia. Unul din primele dispozitive8 de rețele electrice realizate prin energia valurilor a fost
Wavegen’s LIMPET (Tehnologia de exportare pe uscat a energiei marine) instalat ă pe insula
scoțiană Islay. Ele pot fi de altfel amplasate și în altfel de structuri – exemplu, digurile (Wavegen’s
LIMPET Coloana de Ap ă Oscilatorie = tehnologie pentru captarea mi șcării valurilor
mărilor/oceanelor pe m ăsură ce acestea împing o pern ă de aer în sus și în jos în spatele unui dig
de care se sparg valurile). Turbina Wells din interior genereaz ă electricitate din rota ția în aceea și
direcție, indiferent dac ă aerul se deplaseaz ă în sus sau jos.

8 Este un dispozitiv de la malul m ării care folose ște tehnologia conceptului de Coloan ă de Apă Oscilatorie
(Ocillating Water Column – OWC).

5 Se cunosc mai multe sisteme de captar e a energiei valurilor, dintre care:
1. Sistemul de conduc te sub presiune (se aseam ănă cu sistemul de frânare al unui
autovehicul). Astfel presiunea exercitat ă pe o suprafa ță mare este transmis ă prin intermediul unui
lichid, prin conducte, unei suprafe țe mai mici, multiplicându-se astfel for ța pe unitate de suprafa ță.
Printr-un sistem mecanic, aceast ă forță realizeaz ă rotirea generatorul electric. Acest principiu
este aplicat de INTERPROJECT SERVICE (IPS) BUOY (Sweden)
http://members.tripod.com/interproject, – ARCHIMEDES WAVE SWING (Netherlands)
www.waveswing.com – OCEAN POWER DE LIVERY (Scotland) www.oceanpd.com-
ENERGETECH (Australia) www.energetech.com.au
2. Sistemul bazat pe ascensiunea lichidului. Sistemul se bazeaz ă pe ascensiunea apei
sub form ă de val pe o pant ă artificială și preluată mai apoi prin c ădere de paletele unui generator
electric. Ideea a fost pus ă în practic ă de WAVE DRAGON (Denma rk) www.wavedragon.net
3. Sistemul pistonului lichid. Într-o incint ă, prin mi șcarea sa de urcare și coborâre, valul
marin ac ționează ca un piston, pompând și aspirând aerul, cu rezultat direct asupra unei turbine
(în multe dintre aplica ții se folose ște turbina Wells). WAVEGEN (Scotland) www.wavegen.co.uk și
MIGHTY WHALE (Japan) www.jamste c.go.jp, au pus în practic ă astfel de proiecte.
Într-o schem ă simplă, niște plute numite "r ățuște" urcă și coboar ă o dată cu trecerea
valurilor. Aceasta mi șcare acționează o pomp ă, care împinge apa dintr-o turbin ă ce acționează
un generator.
Sco ția are acces la una din cele mai bogate resurse energetice marine din lume. În anul
2001, raportul Scotland’s Renewable Resource arăta că Scoția poate genera o capacitate de
până la 21,5 GW (79,2 TWh/an) cu ajutorul energiei valurilor și mareelor. Conform raportului
Harnessing Scotland’s Marine Energy Potential (Folosind Poten țialul Energetic Marin al Sco ției)
efectuat de Marine Energy Group, în perioada 2004-2020 în apele sco țiene se pot instala
capacități de 1300 MW, ad ăugând câte 100 MW în fiecare an. Guvernul sco țian finan țează cu
peste patru milioane de lire sterline cea mai mare ferm ă de energie marin ă din lume, care în 2010
va asigura pân ă la 10 % din necesarul electric al țării.
În nordul Sco ției (Nigg), speciali știi
scoțieni au gândit o platform ă special ă
care să utilizeze la maximum for ța
valurilor, f ără să monteze generatoare
hidroelectrice plutitoare. A șa a ap ărut
Oyster, o inven ție care promite multe –
figura 2 și 3. Platforma are o component ă
montată în apă, care basculeaz ă atunci
când este lovit ă de valurile uria șe. De ea
sunt prinse dou ă pistoane, care prin
compresie împing apa cu vitez ă printr-o
conductă, până într-o unitate aflat ă în
apropriere. Acolo, apa sub presiune
acționează o serie de palete, tot
mecanismul fiind identic cu cel prezent în
centralele hidroelectrice. Totul difer ă prin metoda inovativ ă
de a transporta apa sub
presiune. Produc ătorii spun
ca Oyster poate genera între
300 și 600 kW, îns ă la
configura ții multiple, se
poate ajunge la valori
suficient de mari cât s ă
alimenteze ora șele din
apropriere. Se sper ă că
noua industrie ar revitaliza economia sco țiană, mai ales
în zonele rurale și ar crea
peste 7000 de noi locuri de muncă în diversele domenii
colaterale implicate.
O alt ă schem ă
experimental ă de utilizare a

Fig. 2 Platforma sco țiană OYSTER care poate genera 300-
600 kW

Fig. 3 Construirea platformei speciale a instala ției OYSTER

6energiei valurilor, este realizat ă pentru
Insula Islay, în dreptul coastei de vest a
Scoției, fiind conceput ă pentru a genera 180
kW. Ea func ționează pe principiul coloanei
de apă oscilant ă. O camer ă scufundat ă,
deschisă în partea inferioar ă, conține o
coloană de apă cu aer deasupra. O dat ă cu
trecerea valurilor, coloana de ap ă se ridică
și coboară, împingând și scoțând aerul dintr-
o turbin ă conectat ă la un generator de
electricitate.
Compania SDE Energy LTD
folosește echipamente care prin generarea
presiunii hidraulice datorat ă mișcării
valurilor, produce energie electric ă.
Principiul de func ționare este relativ simplu:
câteva plute urc ă și coboar ă odată cu
trecerea valurilor; prin aceast ă mișcare este
acționată o pomp ă ce împinge apa printr-o
turbină ce acționează un generator – figura 4.
Turbina Wells de captare a energiei valurilor, a fost inventat ă în anul 1980 de profesorul
Alan Wells de la Queen University din Belfast. Turbina Wells – figurile 5 și 6, este utilizat ă cu
precădere în centralele electrice care exploateaz ă energia
valurilor, având unele dezavantaje care fac ca tehnologia
să fie greu fezabil ă. Randamentul este foarte sc ăzut iar în
condițiile unui curent slab de aer turbina se blocheaz ă;
palele turbinei Wells au un bor d de atac foarte voluminos și
un unghi de a șezare redus, care rezult ă din necesitatea
utilizării acestor pale în ambele sensuri de ac ționare a
aerului.
În 1995, chinezii de la Institutul de Conversie a
Energiei Guangzhou au
construit o geamandur ă de
navigație de 60 W folosind
turbina Wells.
Cele mai impresio-nante aplica ții ale turbinei Wells
au fost puse în practic ă în India acolo unde energia
valurilor aduce în sistemul electric 1,1 MW. O instala ție experi-mental ă a fost construit ă și în
România, în apropierea digului Mangalia. Instala ția este
alcătuită dintr-un cilindru
fără fund, cu diametrul de
1,5 m și înălțimea de 2,5
m.
Portugalia inten ționează ca până în 2009 s ă instaleze 28 de centrale care s ă producă
72,5 MW. Deja a și dat în folosin ță primul generator: la cinci
kilometri de țărm a fost instalat dispozitivul de tip Pelamis
(numele
vechi al
șarpelui
de
mare),
montat la
Peniche – figura 7.
Un obiect
care
plutește
pe valuri
execută
o

Fig.7 Instala ții de tip Pelamis (la Peniche,
Portugalia) care recupereaz ă energia valurilor

Fig. 8 Platforma maritim ă a
firmei Orecon

Fig. 5 Turbina Wells –
Universitatea Limerick
Fig. 6 Palele turbinei Wells

Fig. 4 Echipamente de producere a energiei electrice
ale companiei SDE Energy Ltd.

7mișcare cu o traiectorie eliptic ă. Cea mai simpl ă formă de valorificare a acestei mi șcări pentru
recuperarea energiei valurilor sunt pontoanele articulate9. O construc ție modern ă este cea de tip
Pelamis format ă din mai mul ți cilindri articula ți, care, sub ac țiunea valurilor au mi șcări relative
care acționează niște pistoane. Pistoanele pompea-z ă ulei sub pre-siune prin mo-toare hidraulice
care acționează generatoare electrice – ve zi figura 7. Construc ția plutește la suprafa ța mării,
unde capteaz ă energia valurilor și trimite curentul produs c ătre plaja Aguacadoura, la nord de
Porto. Un singur generator poate asigur a curentul electric pentru 5000 de gospod ării.
În zonele cu valuri tot timpul anului sau în largul m ărilor și oceanelor, energia valurilor
este o form ă de energie regenerabil ă cu foarte mare poten țial. Firma Orecon , a investit peste 24
milioane dolari într-un dispozitiv care este o combina ție de baliz ă/platform ă maritimă (dotată cu
camere de presiune speciale), în care for ța valurilor ce lovesc platforma este transformat ă în
electricitate de c ătre o turbin ă. În perioada 2010-2015 se vor vedea primele platforme care vor
furniza electricitate re țelelor de distribu ție a energiei, o platform ă producând circa 1,5 MW. Unul
din avantajele platformei o constituie m ărimea acesteia, fiind mai pu țin predispus ă distrugerii și
având costuri de între ținere mai mici – figura 8.
Instala ție cu plan înclinat și bazin. Pe la mijlocul anului 1940 lâng ă Alger în Marea
Mediteran ă a fost pus ă în func țiune experimental în dou ă amplasamente, la Sidi Ferruch și
Pointe Pascade, prima instala ție modern ă care consta dintr-o structur ă conceput ă pe principiul
planului înclinat și un bazin de acumulare.
Soluția se bazeaz ă pe faptul c ă în
contact cu o construc ție rigidă, sub
acțiunea valurilor, apa are tendin ța să-
și ridice nivelul suprafe ței libere.
Aceasta este recep ționată într-o
structură cu radier curb înclinat, care
se opune direc ției de înaintare a
frontului de val. Cantitatea de ap ă
ajunsă între doi pere ți convergen ți,
urcă la o înălțime maxim ă a valului,
deversând apoi într-un rezervor special conceput pentru a re ține apa
la o cotă superioar ă nivelului mediu al
mării. Prin c ăderea realizat ă, apa
reținută pune în mi șcare turbinele care la rândul lor antreneaz ă generatorii electrici. Curburile
pereților convergen ți sunt impuse de forme hidraulice opt ime, care fac ca întreaga construc ție să
realizeze o diferen ță cât mai mare între nivelul mediu al m ării și nivelul maxim al apei din bazinul
de acumulare – figura 9.
Instalație cu ponton greu și piston lichid.
Ansamblul sistem-structur ă de captare este alc ătuit
dintr-un ponton greu prin mijlocul c ăruia străbate o
conductă
în care apa oscileaz ă, antrenat ă de valuri,
comprimând și aspirând aerul de deasupra ei într-o
încăpere amplasat ă pe un plutitor bine ancorat sau
fixat pe o funda ție rigidă.
Pistonul lichid pune astfel în mi șcare un
volum limitat de aer, care ac ționează rotorul unui
turbine cuplat ă la un generator electric.

9 Recuperarea energiei valurilor se poate face folosind scheme similare cu cele de la centralele mareomotrice cu
baraj. Datorit ă perioadei scurte a valurilor aceste scheme sunt pu țin eficiente.

Fig. 9 Instala ție cu plan înclinat și bazin
Fig 10 Instala ție cu ponton greu și piston lichid

Fig.11 Instala ție cu plutitor și valvă clapet
pe coloan ă

8Ansamblul de supape, ca și aparatul director, impune curentului de aer condi ții optime de
valorificare. Pontonul trebuie construit în a șa fel încât s ă rămână cât mai imobil în masa agitat ă a
valurilor – figura 10. Orice oscila ție a pontonului consum ă în mod inutil din energia înmagazinat ă
de vânt în apa m ării sau a oceanului. Solu ția a fost testat ă pe mare și a dat rezultatele cele mai
bune în amplasamente cu valuri a c ăror înălțime medie a variat între 2 și 4 m, cu randament
estimat între 30 și 70 %. Pentru o turbin ă cu diametrul de 200 mm, realizat ă dintr-un aliaj de
aluminiu, puterea nominal ă a fost de 60 W, iar durata de func ționare a fost apreciat ă la mai mult
de 3 ani10.
Instala ție cu plutitor și valvă clapet pe coloan ă – figura 11 . În principiu structura este
alcătuită dintr-un plutitor care sus ține o coloan ă verticală pe traseul c ăreia este plasat ă o valvă
clapet. Aceasta este conceput ă în așa fel încât s ă se închid ă timp de o jum ătate din durata unui
ciclu de val, obligând apa din conduct ă să urmeze mi șcarea plutitorului. La schimbarea direc ției
de mișcare a flotorului, apa continu ă să se ridice în virtutea iner ției, la un nivel superior în ălțimii
valului. Succesiunea ciclurilor spore ște înălțimea coloanei de ap ă până se ajunge la presiunea
necesară acționarii turbogeneratorului11.
Instalație cu piston ac ționat de valuri. Soluția constă în transmiterea for ței mecanice dat ă
de un volum mare de valuri de joas ă presiune, printr-un sistem de dou ă pistoane cu diametre
diferite, unui volum mic de lichid auxiliar, c ăruia îi ridic ă astfel presiunea, determinând stocarea lui
în acumulatoare hidraulic e interioare – figura 12.
În diverse zone de pe glob s-au conceput și
alte tipuri de instala ții destinate valorific ării energiei
valurilor, instala ții studiate de-a lungul anilor în
laboratoare și în natur ă, cu rezultate nu totdeauna
dintre cele mai spectaculoase.
Speciali știi români prognozeaz ă că potențialul
energetic brut al valurilor de pe cei 200 km de litoral românesc al M ării Negre se ridic ă la valoarea de circa
8·10
9 kWh/an, poten țialul energetic tehnic utilizabil
estimându-se la 4·109 kWh/an, ceea ce ar conduce la
o economie de combustibil conven țional de
aproximativ 2 milioane t/an. În unele institute de studii și proiect ări din
România, au existat preocup ări pentru captarea și
valorificarea energiei valurilor din Marea Neagr ă.
Studiile întreprinse (chiar în lipsa finan țării acestora)
au condus la concluzia oportunit ății captării energiei
valurilor de vânt și au impulsionat diferite cadre de
specialitate s ă continue aprofundarea problemei.
Procedeul de captare proiecta t este specific valurilor
neregulate și constă în preluarea direct ă, prin
intermediul unui plutitor, a mi șcării pe vertical ă a apei,
fără transport de debit – figura 13.
Transmisa mi șcării este realizat ă cu ajutorul
unui generator rectiliniu (a c ărui flux magnetic este
făcut astfel s ă varieze), aceast ă mișcare fiind
transformat ă în curent electric alternativ, cu frecven ța
neregulat ă, care poate fi folosit în stare brut ă ca sursă de căldură.
Echipamentul hidraulic a unui el ement de captare este format dintr-un plutitor, care preia
valurile neregulate (cu în ălțimea cuprins ă între 50 mm și 9 m) și din echipamentul electric
principal (alc ătuit dintr-o parte mobil ă legată cu articula ții de plutitor și o parte fix ă, solidară cu
structura imobil ă).
Solu ția prezentat ă impune realizarea unui structuri plutitoare cât mai stabile în masa
agitată a valurilor, capabil ă să susțină echipamentul energetic. O caracteristic ă deosebit ă o
constituie posibilitatea nelimitat ă de dezvoltare pe vertical ă a instala ților, precum și capacitatea
individual ă a elementelor.

10 Anul 1960 a însemnat punerea în exploatare a primelor balize și geamanduri luminoase în Marea Japoniei,
alimentate cu energie electric ă provenit ă din valuri, iar mai târziu, pe baza unui brevet emis în 1967 pe numele lui
Kaisha Ryakusei, tot aici s-au realizat hidrocentrale marine de capacitate redus ă utilizând solu ția “pistonului
lichid”.
11 S-a experimentat o instala ție a cărei lungime a m ăsurat 90 m, cu un diametru al coloanei de 4,5 m. La valuri cu
înălțimea medie de 2,4 m, sistemul de captare și conversie a realizat o putere de 300 kW.

Fig. 12 Instala ție cu piston ac ționat de
valuri și acumulator hidraulic interior

9 Pentru a compara tipurile de energie alternativ ă, profesorul Mark Jacobson de la
Universitatea Stanford a calculat im pactul pe care acestea l-ar avea dac ă Statele Unite ar fi
alimentate doar cu un singur tip de energie. El a luat în calcul nu numai cantitatea de gaze cu
efect de ser ă care ar fi emise, dar și impactul pe care l-ar avea asupra ecosistemului (suprafa ța
ocupată de teren și poluarea apei). " Cele mai bune energii alternative nu sunt cele despre care
se vorbe ște cel mai mult ", a concluzionat Jacobson.

Concluzii
● Producția și consumul de energie exercit ă presiuni considerab ile asupra mediului:
schimbări climatice, deteriorarea ecosistemelo r naturale etc. Activitatea energetic ă este
responsabil ă de existen ța poluan ților în propor ție de peste 50 % la emisiile de metan și monoxid
de carbon, 97 % la emisiile de bioxid de sulf, 88 % la emisiile de oxizi de azot și 99 % la emisiile
de bioxid de carbon. ● Prognozele energetice relev ă faptul c ă în următoarele decenii vor avea loc schimb ări
minore, care vor produce o versiune aproape identic ă a economiei energ etice actuale bazat ă pe
combustibili fosili, doar cu pu țin mai eficient ă și mai curat ă. Se anticipeaz ă o economie energetic ă
marcată de o puternic ă dependen ță de combustibilii fosili, cu o trecere gradat ă de la petrolul
convențional spre resurse fosile de nivel energetic mai sc
ăzut, respectiv lignit și șisturi
bituminoase, dar și creșterea consumului de gaze naturale.
● Epuizarea rapid ă a rezervelor
de combustibili fosili, folosirea lor fiind însoțită de poluarea mediului
înconjurător, resursele limitate de
uraniu și incertitudinea atât a duratei,
cât și a consecin țelor ecologice la
folosirea industrial ă a energiei
termonucleare, impune c ăutarea de noi
posibilități rentabile pentru utilizarea
surselor energetice alternative, nelimitate și nepoluante.
Conform C ărții Albe Energie
pentru Viitor – Energy for the Future,
publicată de Comisia European ă, ținta
finală este dublarea ponderii de la 6 %
la 12 % a produc ției de energie din
surse regenerabile pân ă în anul 2010.
● Pentru rezolvarea necesit ăților
energetice mondiale și ale mediului
global, va trebui s ă se creeze o nou ă
strategie energetic ă, făcând o trecere
gradată la un sistem energetic cu totul
diferit – care s ă se bazeze pe surse de
energie refolosibile, modific ările de
simplă creștere a capacit ăților
energetice actuale nef iind suficiente.
Toate realiz ările din domeniul utiliz ării
resurselor regenerabile în industria energetic ă, concur ă la îndeplinirea
unuia dintre obiectivele prioritare ale
Uniunii Europene și ale Acordului de la
Kyoto, anume producerea, prin energii regenerabile, pân ă în anul 2020, a 22 %
din necesarul energetic al întregii lumi.
● Apele Oceanului Planetar
dețin un imens poten țial energetic care
poate fi valorificat pentru producerea de energie. Principalele surse de energie
luate în considerare, cel pu țin la nivelul
tehnicii actuale, se refer ă la: maree, curen ții marini, valuri, diferen țe de temperatur ă ale
structurilor de ap ă marină.

Fig. 13 Schi ța unei instala ții române ști destinat ă
valorificării în scop energetic a for ței mecanice
a valurilor din Marea Neagr ă

10 Energia valurilor este f ără limită, fiind un izvor nesecat, cum nesecat este și oceanul.
Valurile oceanelor poart ă cantități masive de energie, dar aceast ă energie este greu de exploatat
eficient și ieftin.
BIBLIOGRAFIE

[1] Bejan, M., În lumea unit ăților de m ăsură, ediția a doua, rev ăzută și adăugită. Editura Academiei Române
și Editura AGIR, Bucure ști 2005.
[2] Enache, M., Realizări și perspective în utilizarea energiei valurilor , În: Revista Știință și Tehnic ă,
nr.9/1979. [3] Proca, A., Proiecte de azi, energia de mâine , În: Univers Ingineresc, nr.17/2007.
[4] Bejan, M., Bologa, O., Energia regenerabil ă, În: Univers Ingineresc, nr.19/2007.
[5] Christopher, F., Valul energetic , Editura Tehnic ă București, 1996.
[6] ***, www.windpower.org./tour/wres/enrspeed.html, Guided Tour on Wind Energy, Danish Wind Industry Association. [7] ***, www.ewea.com, The European Wind Energy Association.
[8] *** http://www.awea.com, The American Wind Energy Association, Wind Turbine Configurations.
[9] Cătuneanu, T., Vasiu, R., Fize șanu, Silvia, Bejan, M., Dezvoltarea durabil ă prin utilizarea resurselor
regenerabile de energie. În: Știință și inginerie, vol. 5, Editura AGIR, Bucure ști, 2004, pag. 33-38, 6 pag.
[10] Iulian, C., Utilizarea energiei valurilor , Editura Tehnic ă, București, 1990.
[11] Stănescu, C.M., Aspecte generale ale dezvolt ării durabile. În: Știință și inginerie, vol.9, Editura AGIR,
București, 2006, pag. 121-124, 4 pag.
[12] ***, http://energy.sourceguides.com, Practical Ocean Energy Management Systems.
[13] ***, www.enerdata.fr/enerdatauk/, World energy statistics databases, forecasts and analyses. [14] Griffiths, C., Coal with the Future , Coal International, 2000.