Energia Si Activitatea Umana

CUPRINS

CUPRINS

CAPITOLUL 1 ENERGIA ȘI ACTIVITATEA UMANĂ

1.1.Energia într-o lume în schimbare

1.2.Implementarea Directivelor Uniunii Europene. Legislație și probleme

de mediu în România

1.3.Schimbări climatice si emisii poluante

1.4.Impactul consumului de energie asupra mediului

1.5.Impactul extracției de țitei și gaze naturale asupra mediului

CAPITOLUL 2 IMPACTUL SISTEMELOR ENERGETICE ASUPRA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR

2.1. Generalități despre mediu și ecologie

2.2.Combustibilii solizi. Cărbunele

2.3.Combustibilii lichizi. Petrolul

2.4.Combustibilii gazoși

2.5. Impactul energiei nucleare asupra mediului ambiant

CAPITOLUL 3 IMPACTUL SISTEMELOR DE ENERGIE REGENERABILĂ ASUPRA MEDIULUI AMBIANT

3.1. Biomasa

3.1.1.Tipuri de biomasă

3.2. Energia geotermică

3.2.1.Potențialul energetic geotermal pe teritoriul României

3.2.2.Surse geotermale în România

3.2.3.Energia geotermală de potențial termic ridicat

3.2.4.Energia geotermală de potențial termic scăzut

3.3. Hidroenergia

3.3.1.Producerea propriu-zisă a energiei hidroelectrice

3.3.2.Principalele elemente ale unei amenajări hidroelectrice

3.4. Energia solară

3.4.1.Sursă de căldură

3.4.2.Captarea energiei solare – Domenii de utilizare

3.4.3.Radiația Solara

3.4.4.Utilizări ale energiei solare

3.5. Energia eoliană

3.5.1.Diagrama care descrie părțile componente ale unei turbine

3.5.2.Tipuri de turbine eoliene

3.5.3. Creșterea ponderii energiei eoliene în lume

3.6. Energia valurilor și a mareelor

3.6.1.Tehnologii folosite pentru energia valurilor oceanice

3.6.2.Energia curentilor mareici

CAPITOLUL 4 LIMITAREA EMISIILOR DE NOXE ÎN ATMOSFERĂ

4.1. Măsuri legislative pentru protecția mediului

4.2. Supravegherea emisiilor

4.3. Calculul emisiei de noxe produse în instalațiile de ardere

4.3.2. Modele de calcul pentru factorii de emisie pentru fiecare poluant

4.3.3. Verificarea încadrării în norme

4.4. Reducerea emisiilor de praf

4.4.2. Instalații pentru desprăfuirea gazelor de ardere

4.4.3. Electrofiltre

4.5. Reducerea emisiilor de oxizi de sulf și de azot

BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL 1

ENERGIA ȘI ACTIVITATEA UMANĂ

În perioada de început a omenirii singura sursă de energie, de care omul putea să dispună, în afară de forța umană sau animală, era soarele, singurul care putea să furnizeze lumină și căldură. Descoperirea focului, utilizat pentru prepararea hranei, pentru încălzire în perioadele reci, precum și îmbunătățirea progresivă a tehnicilor de producere a uneltelor sau armelor, transmise din generație în generație, au permis oamenilor să descopere și alte mijloace mai ușor de folosit.Aceste sisteme au devenit astfel, alături de lemn și cărbune, principalele surse de energie ale antichității și a evului mediu.

În România, istoria producerii și folosirii electricității începe în secolul 19, prin realizarea în anul 1873 la Iași a unui iluminat electric temporar.
Pătrunderea energiei electrice în țara noastră s-a produs gradat în funcție de posibilitățile economice și sociale. Anul 1882 – marchează începutul electrificării în România, în paralel cu țările dezvoltate.
În septembrie se pune în funcțiune centrala electrică de pe Calea Victoriei ce asigura, printr-o linie electrică de 2 kV curent continuu, iluminatul palatului de pe Calea Victoriei – Prima rețea de iluminat din țara. În octombrie are loc punerea în funcțiune a centralei electrice din Gara de Nord din București, pentru iluminatul incintei acesteia.
Oltenia a beneficiat de electricitate încă din secolul al XIX-lea, la dezvoltarea sistemului energetic contribuind în mare parte faptul că prin această zonă trece fluviul Dunarea. Acesta a însemnat pentru Oltenia o sursă extrem de importantă de energie, iar pe parcurs a permis și dezvoltarea din punct de vedere energetic a întregului sistem românesc. Primul moment important este cel al iluminării, în anul 1887, a Teatrului Național din Craiova. Aproape un deceniu mai târziu, in 1896, a fost pusă în funcțiune Uzina electrică din Craiova (430 CP), precum și prima rețea de iluminat public din Craiova, care avea 636 de lămpi concesionate firmei AEG Berlin până în anul 1937. În 1902 a fost pus în funcțiune la Uzina Energetică Craiova primul grup Diesel (tip MAN) de 120 CP din țara, la doi ani după darea în exploatare a unor astfel de grupuri Diesel din lume. Acesta a funcționat până în anul 1932. În 1906 a fost pornită prima Uzină electrică de utilitate publica tutelată de primăria Râmnicu-Vâlcea apărută ca rezultat al colaborării dintre primăria acestui oraș și Societatea Română de Electricitate Siemens-Schukert din București. În același an a fost pusă în funcțiune Centrala electrică Calafat cu grupuri Diesel – Sulzer de 2 x 60 CP. beneficia de un grup Diesel electric care alimenta cu energie electrică două străzi.

1.1. Energia într-o lume în schimbare.

În lumea de astăzi omenirea este confruntată cu o triadă de probleme deosebit de

serioase:

– creșterea economică;

– consumul de energie și de resurse;

– conservarea mediului ambiant.

Originea acestor probleme a fost faptul că, după revoluția industrială, evoluția către

amplificarea resurselor și energiei a condus la :

– producția de mare amploare;

– consumul de mare amploare;

– eliminarea de deșeuri de mare amploare .

Ignorarea în continuare a acestor caracteristici ale civilizației contemporane poate conduce la degradarea ireversibilă a umanității pe parcursul câtorva secole.

Pentru găsirea unei soluții este important ca scara de preocupare să fie internațională. Amploarea problemelor energetice ale lumii de astăzi și evoluția acestora în perspectiva anului 2020, au fost evaluate de Consiliul Mondial al Energiei. Astfel, în contextul creșterii populației globului de la 6 miliarde de oameni în prezent la circa 8 miliarde în anul 2020 și al unei dezvoltări economice globale cu un ritm anual de creștere de 1,6-2,4%, cererea de energie va înregistra o creștere globală cu 65-95% până în anul 2020 caracterizată prin următoarele date:

– consumul zilnic de petrol din anul 2020 va ajunge la circa 90 milioane barili (l baril = 0,136 t), crescând cu circa 27 milioane barili/zi (producția OPEC în prezent);

– extracția de cărbune se va dubla, atingând circa 7 mld.tone/an;

– cererea anuală de gaze naturale va fi de peste 2 ori mai mare ca în prezent, ajungând la cca. 4000 mld. m3;

– 90% din creșterea capacității de generare a energiei va avea loc în țările în curs de dezvoltare, în special din Asia și America Latină;

– țările în curs de dezvoltare care consumă azi 30% din energia totală a lumii vor consuma 50% în anul 2020 și vor produce până în același an mai mult CO2 prin arderea combustibilului fosil, decât a produs întreaga lume industrializată în 1990;

– în anul 2020 circa 73% din rezervele de petrol ale lumii și 72% din rezervele de gaze naturale vor fi probabil concentrate în numai două zone majore: Orientul Mijlociu și Confederația Statelor Independente (fosta URSS).

În acest context situația generală a energiei în lume este de creștere a cererii, în special în Asia și America Latină, asociată cu producții corespunzătoare.

Asigurarea cu combustibili fosili a fost abundentă și relativ ieftină până la sfârșitul secolului XX. Astfel, petrolul costa în 1995 numai 30% din costul din anul 1980. În anul 2000 avut loc o nouă escaladare a prețului petrolului, noua criză petrolieră conducând la noi perturbări majore socio-economice. Prin urmare, scena aparent stabilă a asigurării cu combustibil ascunde o instabilitate de un potențial considerabil, piața petrolului fiind fragilă datorită factorilor politici și acțiunilor militare, așa cum criza petrolieră din toamna anului 2000 precum și cea din vara anului 2006 au demonstrat.

Rezervele de combustibili fosili (apreciate la cca. 40 de ani pentru petrol, 70 de ani pentru gaze naturale și cca. 250 de ani pentru cărbune) dau impresia de abundență.

Planificarea sistemelor energetice pentru secolul al XXI-lea va necesita, într-o proporție mai mare decât astăzi, resurse nefosile de energie (regenerabile și nucleare), complementare combustibililor fosili.

Rezervele de uraniu sunt considerate ca abundente. Rezervele totale de energie regenerabilă, exclusiv hidroenergia și biomasa, reprezintă circa 20% din consumul mondial actual de energie. Progresul foarte lent al dezvoltării și instalării, în special al energiei solare și eoliene din țările în curs de dezvoltare, se datorează costurilor ridicate și lipsei ajutorului guvernelor respective.

Se cunoaște faptul că sistemele energetice se pot schimba lent, proiectele energetice având, de regulă, termene lungi de realizare. În această situație, acțiunea de schimbare – în special pentru dezvoltarea și instalarea unor forme de energie regenerabilă (solară, biomasă, eoliană, etc.), cât și pentru revitalizarea dezvoltării în domeniul nuclear, prin care să se asigure complementaritate față de utilizarea energiei fosile, prevăzută a crește masiv în viitor – trebuie să înceapă acum.

Congresul Mondial al Energiei ținut în sesizat că omenirea este înclinată să mențină predominantă utilizarea combustibililor fosili pentru multe decenii ce vor urma și nu este entuziasmată de o dezvoltare nucleară imediată. Cu excepția progresului înregistrat în Asia, se consideră improbabil ca sectorul nuclear să crească semnificativ până când tehnologia nu dovedește că întregul ciclu al combustibilului, inclusiv tratarea deșeurilor nucleare, este inofensiv și acceptat public, și preferința nu se întoarce către o industrie care încă este marcată de sindromul Cernobîl.

Consumul anual mondial de energie primară, în anul 2020, defalcat pe grupări mari de state. Se remarcă faptul că doar în zonele OECD, ex-URSS și CEE este stăpânită creșterea de energie primară, cu maximum 20-25% în 30 de ani. Lumea a treia este marcată de o creștere importantă a consumului, pentru a face față exploziei populației și eforturilor de ieșire din starea prezentă de sărăcie.

În privința structurii consumului global de energie primară combustibilii fosili vor acoperi circa % până în anul 2020 și probabil și după. Cel de-al 4-lea sfert, defalcat pe felii se compune din: hidro (6%), nuclear (5%), combustibili „tradiționali și necomerciali” în lumea a treia (bălegar și vreascuri) (10%), reînnoibile și „noi” (2%). Energia nucleară va avea o contribuție crescătoare la acoperirea consumului mondial de energie electrică, condiționat de atenuarea sindromului de respingere manifestat de opinia publică, în ciuda efectului ecologic benefic pe care îl are această energie, prin reducerea emisiilor de gaze producătoare ale efectului de seră.

Consumul anual de energie pe locuitor prezintă discrepanțe importante atât de la o țară sau regiune la alta, dar și față de media mondială (1,66 tep/loc. în 1990). Astfel, un locuitor din SUA sau Canada utilizează, în medie, de 20 de ori mai multă energie decât cel din Asia de sud-est și de aproape 5 ori mai multă decât media mondială.

Consumul de energie până în anul 2020 va fi astăzi, resurse nefosile de energie (regenerabile și nucleare), complementare combustibililor fosili.

Rezervele de uraniu sunt considerate ca abundente. Rezervele totale de energie regenerabilă, exclusiv hidroenergia și biomasa, reprezintă circa 20% din consumul mondial actual de energie. Progresul foarte lent al dezvoltării și instalării, în special al energiei solare și eoliene din țările în curs de dezvoltare, se datorează costurilor ridicate și lipsei ajutorului guvernelor respective.

Se cunoaște faptul că sistemele energetice se pot schimba lent, proiectele energetice având, de regulă, termene lungi de realizare. În această situație, acțiunea de schimbare – în special pentru dezvoltarea și instalarea unor forme de energie regenerabilă (solară, biomasă, eoliană, etc.), cât și pentru revitalizarea dezvoltării în domeniul nuclear, prin care să se asigure complementaritate față de utilizarea energiei fosile, prevăzută a crește masiv în viitor – trebuie să înceapă acum.

Congresul Mondial al Energiei ținut în sesizat că omenirea este înclinată să mențină predominantă utilizarea combustibililor fosili pentru multe decenii ce vor urma și nu este entuziasmată de o dezvoltare nucleară imediată. Cu excepția progresului înregistrat în Asia, se consideră improbabil ca sectorul nuclear să crească semnificativ până când tehnologia nu dovedește că întregul ciclu al combustibilului, inclusiv tratarea deșeurilor nucleare, este inofensiv și acceptat public, și preferința nu se întoarce către o industrie care încă este marcată de sindromul Cernobîl.

Consumul anual mondial de energie primară, în anul 2020, defalcat pe grupări mari de state. Se remarcă faptul că doar în zonele OECD, ex-URSS și CEE este stăpânită creșterea de energie primară, cu maximum 20-25% în 30 de ani. Lumea a treia este marcată de o creștere importantă a consumului, pentru a face față exploziei populației și eforturilor de ieșire din starea prezentă de sărăcie.

În privința structurii consumului global de energie primară combustibilii fosili vor acoperi circa % până în anul 2020 și probabil și după. Cel de-al 4-lea sfert, defalcat pe felii se compune din: hidro (6%), nuclear (5%), combustibili „tradiționali și necomerciali” în lumea a treia (bălegar și vreascuri) (10%), reînnoibile și „noi” (2%). Energia nucleară va avea o contribuție crescătoare la acoperirea consumului mondial de energie electrică, condiționat de atenuarea sindromului de respingere manifestat de opinia publică, în ciuda efectului ecologic benefic pe care îl are această energie, prin reducerea emisiilor de gaze producătoare ale efectului de seră.

Consumul anual de energie pe locuitor prezintă discrepanțe importante atât de la o țară sau regiune la alta, dar și față de media mondială (1,66 tep/loc. în 1990). Astfel, un locuitor din SUA sau Canada utilizează, în medie, de 20 de ori mai multă energie decât cel din Asia de sud-est și de aproape 5 ori mai multă decât media mondială.

Consumul de energie până în anul 2020 va fi determinat de trei factori principali:

a) un spor total al populației de aproape 3 miliarde, din care 90% în țări în curs de dezvoltare;

b) creșterea economică – odată cu dezvoltarea crește cota parte a consumului pentru transporturi, se reduce cea a consumului în industrie și crește cea afectată conversiei în energie electrică (dezvoltarea sporește gradul de electrificare);

c) eficiența cu care este folosită energia,urmărindu-se evoluția intensității energetice, pentru ca aceasta să se reducă doar ca urmare a unor acțiuni care să micșoreze consumul de energie, fără a afecta în vreun fel calitatea produselor sau serviciilor oferite consumatorilor.

1.2.Implementarea Directivelor Uniunii Europene. Legislație și probleme de mediu în România

Unul din actorii principali de pe piața internațională a energiei este Uniunea Europeană, ea reprezentând cel mai mare importator și al doilea mare consumator din domeniu.

Un factor economic și geopolitic îl reprezintă sectorul energetic, jumătate din aprovizionarea cu energie a Uniunii Europene depinzând de importuri.

Exista o mare probabilitate ca extinderea Uniunii Europene să accentueze acest lucru, de aceea Comisia Europeană a lansat o dezbatere prin intermediul Cărții Verzi – “Spre o strategie europeană pentru securitatea aprovizionării cu energie”. Măsurile care trebuie luate în sectorul energetic trebuie să ducă la stabilitatea fluxului de energie și ca obiectiv final la mai multă pace, stabilitate, securitate și prosperitate.

Elementele principale ale acquis-ului în domeniul energiei sunt prevederile Tratatului CE și legislația secundară având în vedere în primul rând concurența și subvențiile de stat, piața internă a energiei, energia nuclear, eficiența sectorului energetic și protecția mediului.

În ceea ce privește țara noastră, principalele probleme care au fost discutate înainte de aderare au fost legate de piața internă a energiei (gaze naturale și electricitate), constituirea de stocuri de petrol pentru cazuri de urgență și siguranță nucleară.

Obiectivele principale de mediu care se regăsesc în politica de energie fac referire la minimizarea impactului de mediu și dezvoltarea unui sistem energetic durabil.

Politica energetică europeană este o politică integrată care acoperă trei aspecte:

– Combaterea schimbărilor climatice

– Limitarea vulnerabilității UE față de importurile de hidrocarburi

– Promovarea ocupării forței de muncă și a creșterii economice,furnizând astfel consumatorilor energie sigură la prețuri convenabile.

Comisia Europeană a impus anumite cerințe care sunt respectate de către toate statele membre.

Obiectivul strategic al noii politici energetic europene este constituit de reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră (GES). La baza acestui obiectiv stau trei motive:

– Emisiile de CO2 din sectorul energetic reprezintă 80% din emisiile de GES din UE, iar reducerea emisiilor înseamnă scăderea consumului de energie și utilizarea în mare măsură a energiei nepoluante, produse pe plan local

– S-ar limita expunerea tot mai mare a UE la instabilitatea sporită și la creșterea prețurilor la petrol și la gaze.

– Piața de energie din UE ar putea devein mai competitivă, stimulând tehnologiile inovatoare și ocuparea forței de muncă.

1.3.Schimbări climatice si emisii poluante

Față de anul 1860, momentul începerii monitorizării, temperatura medie globală a crescut cu 0,6±0,2 C și se estimează o creștere a temperaturii globale cu 1-3,5 C până în anul 2100.

Obiectivul UE este acela de a limita creșterea temperaturii medii globale la mai puțin de 2 grade Celsius în comparație cu nivelurile din perioada preindustrială.

Schimbările climatice implică două provocări majore:

-Necesitatea de reducere drastică a emisiilor de gaze cu efect de seră pentru a stabiliza nivelul concentrației acestor gaze la un nivel care să împiedice influența antropică asupra sistemului climatic și a da posibilitatea ecosistemelor naturale să se adapteze în mod natural.

-Necesitatea adaptării la schimbările climatice datorită inerției sistemului climatic, indiferent de rezultatul acțiunilor de reducere a emisiilor.

După intrarea României în UE, a devenit obligatorie participarea la schema europeană de comercializare a certificatelor de emisii de GES, cunoscută prin abreviereaETS (Emission Trading Scheme).

Toate instalațiile care au arderea cu putere termică mai mare de 20 MWt intră sub incidența ETS. Un certificat de emisii de GES, în cadrul ETS, reprezintă dreptul de a emite o tonă de dioxid de carbon echivalent într-o anumită perioadă.

Integrarea României în Uniunea Europeană a implicat necesitatea reducerii emisiilor de substanțe poluante evacuate în atmosferă prin coșurile de fum ale centrarelor electrice existente.

În procesul de armonizare a legislației naționale cu legislația Uniunii Europene s-au stabilit anumite măsuri pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanți proveniți din instalații mari de ardere.

România a optat pentru respectarea valorilor limită de emisie pentru dioxid de sulf, oxizi de azot și pulberi.

Pentru reducerea impactului energetica asupra calității aerului, țara noastră a transpus în legislația românească, în anul 2003, Directiva 2001/80/CE pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanți proveniți din instalații mari de ardere.

Principalii producători de energie electrică din România sunt Termoelectrica, cele 3 complexuri energetice din Oltenia ( CE Turceni, CE Rovinari și CE Craiova), Hidroelectrica și Nuclearelectrica.

Conform Strategiei Energetice a României, sistemul energetic românesc care nevoie de investiții de 2,6 miliarde de euro până în 2017 pentru a se conforma la directivele europene privind protecția mediului.

Agenția Europeană de Mediu a clasificat Termocentrala de la Turceni ca fiind una dintre cele mai poluante din Uniunea Europeană.

Termocentrala este plasata pe locul șase în UE, fiind urmată la zece locuri distanță de CE Rovinari. Locuitorii din Rovinari s-au plâns adesea de praful care le ajunge în case de la groapa de cenușă.

Statistica europeană situează pe locul 29 termocentrala de la Ișalnița și pe 86 pe cea de la Craiova.

Locul 33 la nivel european îl ocupă și Regia Autonomă de Activități Nucleare din Mehedinți, observându-se că marii poluatori din România sunt situați în zona Olteniei.

În localitatea Rovinari poluarea se află la un nivel ridicat, aici funcționând două depozite de cărbune, cariere miniere și termocentrala cu groapa de cenușă. Atunci când zgura este antrenată de vânt, localnicii nu pot decât sa stea în casă cu ferestrele închise.

În zona Moldovei, spre exemplu la nivelul județului Suceava, sectorul energetic este reprezentat de: extracția gazelor naturale, extracția minereurilor radioactive, producția, transportul și distribuția de energie electrică și termică, gaze naturale și apă caldă.

Unitățile de producție a energiei din acest județ sunt: centrale termoelectrice (SC TERMICA SA și SC AMBRO SA ), termocentralele (orășenești, de zonă/cartier, industriale) și hidrocentralele.

Sectorul producției de energie nucleară este deținut de Statul Român prin compania Nuclearelectrica. Aceasta deține CentralaNucleară de a Cernavoda, cu o capacitate de 4 reactoare dar din care doar două sunt instalate.

În ceea ce privește depozitarea deșeurilor nucleare, există un singur depozit la Băița-Bihor și aici sunt depozitați în fiecare an 15 metri cubi de deșeuri radioactive de joasă și medie activitate, de viață scurtă, produse în activițați de aplicații industriale, medicale precum și de cercetare.

Organizația internațională de mediu Greenpeace a recomandat ca femeile însărcinate și copii sub 4 ani să nu locuiască la distanțe mai mici de 10 kilometri de Centrala Nucleară de la Cernavodă, iar oamenii care locuiesc la distanțe mai mici de 5 kilometri de centrală sa nu consume produsele din gradinile proprii sau livezi, emisiile de tritiu fiind foarte mari.

1.4.Impactul consumului de energie asupra mediului

Creșterea necesarului de energie, o componentă de bază în evoluția omenirii s-a realizat în decursul mai multor generații, prin ignorarea totală a efectului pe care îl are asupra mediului, înregistrându-se numeroase accidente ecologice, unele cu efecte iremediabile.

Distribuția și consumul de energie electrică pot crea impact asupra mediului prin:

– scurgeri accidentale de ulei electroizolant de la echipamentele electroenergetice (transformatoare de putere, întrerupătoare de înaltă și joasă tensiune, bobine de stingere, reductori de tensiune și curent) aflate în exploatare sau mentenanță;

– declanșarea de incendii ca urmare a funcționării defectuoase a echipamentelor electroenergetice cu ulei electroizolant și a liniei electrice aeriene;

– scurgeri accidentale de electrolit datorate manipulării defectuoase a bateriilor de acumulatori staționari din stațiile de transformare.

După analiza categoriilor de impact cu efect negativ al câmpului electromagnetic, creat deelementele rețelei electrice de foarte înaltă tensiune, a rezultat că în țara noastră nu se depășesc limitele normale sau recomandate de standardele internaționale.

Pentru a putea diminua aproape de zero nivelul de radiații emise în mediu, instalațiile sunt amplasate la distanțe de protecție față de sol și clădiri.

Echipamentele ce produc zgomot sunt ecranate și amplasate în clădiri zidite, iar stațiile de distribuție a energiei electrice sunt amplasate la distanțe de protecție față de zonele de locuit.

Producerea de energie prin arderea combustibililor fosili reprezintă însă o sursă majoră de poluare a aerului prin:

– Emisiile de gaze cu efect de seră

– Emisiile de gaze acidifiante

– Emisiile de pulberi

1.5.Impactul extracției de țitei și gaze naturale asupra mediului

Mediul este afectat prin hidrocarburile gazoase și lichide pierdute în timpul extracției, a transportului și a depozitării țiteiului și produselor petroliere. Acțiunile cuimpact major asupra mediului sunt provocate de către instalațiile din fluxul de exploatare, de sondele de țitei și parcurile separatoare, factorul de mediu cel mai afectat fiind solul. Aerul poate fi afectat de cazanele de abur de la parcurile de separatoare sau de la rezervoarele de stocare a țiteiului.

În zona Gura Humorului, s-a efectuat prospecțiunea geologică pentru investigarea zăcămintelor de gaze naturale, folosindu-se metode geofizice și neafectând factorii de mediu.

Din exploatarea gazelor naturale, efectuate de către SNGN ROMGAZ Mediaș și SC AURELIAN OIL SRL București, au rezultat ape de zăcământ mineralizate, care sunt pompate în sonde de injecție autorizate.

Este necesar a se găsi soluții viabile pentru problemele cu care ne confruntăm în domeniul energetic în prezent datorită mai multor cauze printre care:

Creșterii într-un ritm accentuat a emisiilor de gaze cu efect de seră, gaze acidifiante, pulberi și alți poluanți atmosferici

Epuizării treptate a resurselor energetice tradiționale cum sunt cărbunii, petrolul si gazele naturale

Extinderii centralelor nucleare, cu consecința creșterii volumului de deșeuri radioactive

Prin surse regenerabile se energie se înțeleg cele privind resursele hidro, eoliene, solare, geotermale, biomasă.

În România există o experiență tehnico-științifică importantă în domeniul surselor regenerabile dar care din păcate a rămas la stadiul de aplicații demonstrative.

România are cel mai ridicat potențial din sud-estul Europei în domeniul energiei eoliene, sud-estul Dobrogei plasându-se chiar pe locul al doilea la nivelul întregului continent.

CAPITOLUL 2

IMPACTUL SISTEMELOR ENERGETICE ASUPRA MEDIULUI ÎNCONJURĂTOR

2.1. Generalități despre mediu și ecologie

Dezvoltarea societății umane a determinat și determină în fiecare etapă apariția și dezvoltarea acelor științe care pot fi capabile să răspundă întrebărilor și provocărilor momentului.

Problematica deosebit de complexă și acută a crizei ecologice din ultimele decenii a dat impuls, dezvoltării accelerate a două științe relativ noi, fiecare dintre ele având obiective și preocupări specifice, dar interdependente:

– știința mediului (ambientica)

– ecologia.

Interdependența dintre ele creează confuzie, mulți crezând că ecologia se ocupă cu studiul mediului, ca ansamblu de factori (forțe) care intervine în viața organismelor vii.

Dar, în realitate, știința mediului studiază structura mediului, ca sistem unitar, parametrii săi, subdiviziunile teritoriale și tipurile de mediu, iar ecologia pune în evidență legile după care se organizează și funcționează sistemele biologice supraindividuale și mai ales cele mixte, de tip viață x mediu.

Ecologia nu are ca obiect de studiu nici mediul, nici lumea vie, ci relația de interacțiune dintre mediu și lumea vie, principiile, regulile, legile care o guvernează, consecințele acestor interacțiuni, atât pentru mediu cât și pentru lumea vie.

Fără a cunoaște aceste două științe-știința mediului și ecologia-nu se poate discuta despre protecția mediului.

Cum am putea defini simplu protecția mediului?

Protecția mediului=ocrotire+conservare.

În ecologie se face diferență între cei doi termeni frecvent folosiți: mediul și mediul înconjurător.

Mediul reprezintă totalitatea condițiilor de climă și relief în care trăiesc organismele.

Mediul înconjurător reprezintă totalitatea factorilor naturali și a celor creați de om, care, în strânsă interacțiune, asigură menținerea echilibrului ecologic, determină condițiile de viață pentru om și cele de dezvoltare a societății.

Factorii naturali ai mediului înconjurător sunt: apa, aerul, solul, organismele vegetale și animale, precum și procesele și fenomenele naturale generate de interacțiunea lor.

Calitatea factorilor de mediu constă în compoziția lor chimică naturală, optimă pentru asigurarea vieții.

Ocrotirea mediului înconjurător înseamnă protecția acestuia prin acțiunile legiferate, care scot din incidența omului speciile rare, pe cale de dispariție, precum și anumite spații geografice cu mare valoare naturală, declarate monumente ale naturii.

Conservarea mediului înconjurător constă în utilizarea rațională și eficientă a resurselor mediului,adoptarea celor mai potrivite forme și procese tehnologice, agrozootehnice sau silvice, lucrări pentru limitarea și prevenirea efectelor naturale (inundații, alunecări de teren, eroziune accelerată).

Mediul general de nivel global; subdiviziuni teritoriale, tipuri de mediu.

În sens larg, general, prin mediu înțelegem ambianța rezultată din interacțiunea ansamblului de energii și substanțe care influențează direct sau indirect, pozitiv sau negativ, viața unui organism viu (mediu eficient sau individual). Substanțele, ca și energiile, fiecare prin natura și concentrația sa, reprezintă forțe care determină schimburi în viața organismului viu, schimbări a căror intensitate, amploare și direcție depinde de interacțiunea dintre ele, adică de mediul – ambianța – pe care o formează împreună.

Totodată, natura, concentrația, ca și efectul fiecărei substanțe și energii – parametrii ambianței mediului individual – suferă schimbări în viitor, provocate de prezența și actualitatea vitală a organismului viu implicat.

La nivel planetar funcționează mediul general de nivel planetar, ambianța rezultată de interacțiunea tuturor substanțelor și energiilor care se întrepătrund spațial și interacționează la suprafața planetei noastre, în limitele orizontale și verticale în care este răspândită viața, de care depinde însăși răspândirea, concentrația substanței organice vii și diversitatea sa genetică și ecologică.

Mediul, indiferent de scara de reprezentare, funcționează ca un sistem unitar, caracterizat prin integralitate, adică acea trăsătură fundamentală a sistemelor, care le permite să-și păstreze funcțiile chiar dacă, în timp, se schimbă și își modifică parametrii funcționali și structurali, datorită caracterului deschis.

Funcțiile mediului sunt sumar exprimate prin serviciile aduse vieții, iar cuantumul de servicii și calitatea lor depind de starea (“sănătatea”) mediului.

Mediul, deși pare lipsit de consistență este un sistem complex, practic infinit, care are, însă o structură și organizare interioară bine definită, coerentă și concretă.

Componentele mediului, pot fi clasificate după originea și natura lor, pe planuri de structură ale mediului, nouă la număr, din care opt naturale și unul antropic.

Distingem astfel, următoarele planuri de structură ale mediului general:

a – mediul cosmic sau planul cosmic, în care sunt grupați toți factorii de mediu care provin de la alte planete.

b – mediul geofizic cuprinde așa numitele forțe tehnice, care își au originea în geosferele profunde ale planetei, energii și substanțe care se propagă lent sau ajung brusc la suprafața planetei.

c – mediul geochimic care cuprinde ansamblul combinațiilor chimice organice din învelișul extern al planetei.

d – mediul orografic, adică ansamblul formelor de relief terestru și subacvatic, precum și toate caracteristicile acestuia.

e – mediul hidrografic, cuprinde apa de pe planetă în toate cele trei stări fizice.

f – mediul edafic, configurat în spațiul terestru prin prezența, răspândirea, tipologia, proprietățile și starea solurilor sau pământurilor fertile.

g – mediul biocenotic, cuprinzând toate biocenozele terestre și acvatice, sistemele lor (fitocenoze si zoocenoze), componentele acestora( populații de plante si animale), care își formează și modelează mediul propriu și funcționează ca factori ai mediului general și individual pentru întreaga lume vie.

h – mediul biochimic, alcătuit din ansamblul substanțelor eliminate în mediul geochimic de către organismele vii, ca produși reziduali ai metabolismului, numiți și metaboliți sau ergoni. Fiecare metabolit eliminat reprezintă un factor de mediu și un mijloc de transformare a mediului geochimic inițial în unul nou, biogeochimic, cu o altă configurație.

i – mediul antropic este unul complex, alcătuit atât din populația umană a planetei(efectivul,răspândirea,obiceiurile sale,modul său de locuire și viață), cât și din structurile tehnice sau create de om în biosferă, activitatea sa economică, socială și culturală.

Factorii, din toate planurile de structură se întrepătrund spațial pe toată suprafața planetei, în raporturi și concentrații diferite și interacționează; rezultanta acestei interacțiuni complexe este mediul – ambianța de nivel global.

Caracterul, ca și particularitățile informaționale ale mediului, imprimate de structurile biotice, îi imprimă capacitate de reglare și autoreglare, limitate, însă, de caracterul limitat al planetei.

Ecologia are ca unitate de bază structurală și funcțională ecosistemul.

De altfel, ecosistemul este considerat unitate teritorială, dar și structural funcțională a biosferei.

Ca atare, ecosistemul este ansamblul rezultat din interacțiunea unui fragment de spațiu cu mediu relativ omogen (biotop) și comunitatea vie de populații din acel spațiu (biocenoza).

Componentele din cele două subsisteme, prin complexitatea interacțiunilor lor, participă la organizarea unui flux unitar de substanță, energie și informație, ceea ce face ca întregul ansamblu să funcționeze ca un tot unitar.

Un ecosistem natural este echilibrat, când condițiile noi depășesc limitele între care oscilează schimbările obișnuite, echilibrul dinamic al ecosistemelor este rupt, de cele mai multe ori, reversibil și cu efecte imprevizibile.

Catastrofele naturale și mai ales activitatea umană produc ecosistemelor cele mai profunde tulburări. Progresul tehnic aduce cu sine – alături de atâtea minunate realizări – numeroase neajunsuri, precum și o multitudine de substanțe cu caracter poluant, care amenință cu distrugerea mediului înconjurător. Prin substanță cu caracter poluant (substanță poluantă) se înțelege orice substanță rezultată din procese chimice, fizice și biologice, care răspândită în mediul ambiant, dăunează organismelor vii, bunurilor materiale, operelor de artă, peisajului. Poluantul este deci o substanță solidă, lichidă, gazoasă sau sub formă de energie (radiație electromagnetică, termică, ionizantă, fonică sau vibrații) care, introdusă în mediu, modifică echilibrul componenților acestuia și a organismelor vii și aduce, totodată, daune bunurilor materiale.

Cuantificarea efectelor activității umane și a proceselor naturale asupra mediului a sănătății și securității omului, precum și a bunurilor de orice fel, se realizează prin evaluarea impactului asupra mediului.

Sursele de poluare sunt multiple. În funcție de acțiunea și proveniența poluanților, sursele de poluare pot fi:

-continue, cu caracter permanent;

-discontinue, temporară sau temporară mobilă;

-accidentale;

-organizate;

-neorganizate.

Există și alte clasificări ale surselor de poluare, funcție și de factorul de mediu care este poluat (apă, aer, sol).

Dar atenție deosebită se acordă surselor de poluare cu caracter permanent; acestea sunt foarte diversificate. Astfel, fabricile de îngrășăminte chimice emit, importante cantități de oxizi de sulf, azot, acizi ai fosforului, fabricile de sodă emit clor, fabricile de aluminiu emit flor, fabricile de ciment emană praf, rafinăriile emană hidrocarburi și SO2, combinatele de metalurgie neferoasă emit oxizi de sulf, oxizi de azot, compuși ai metalelor grele, etc. Gazele emanate pe coșurile de fum ale instalațiilor de ardere conțin importante cantități de oxizi de sulf, oxizi de azot, monoxid și dioxid de carbon, praf de cenusă, etc. Chiar și prin coșurile de fum ale imobilelor de locuit sunt emise importante substanțe poluante. Amploarea și primejdia acestor emisii se explică, pe de o parte, prin aceea că emisiile de fum se fac la mică înălțime și deci dispersia lor în aer este slabă, dar sunt mai afectate organismele și obiectele de la suprafața solului, iar pe de altă parte prin conținutul relativ ridicat de hidrocarburi grele și gudroane, explicabil prin temperaturile mici la care se desfășoară procesele de ardere.

La toate acestea se adaugă noxele evacuate în aer odată cu gazele de eșapament ale autovehiculelor și anume: oxizii de azot, monoxid și dioxid de carbon, acid clorhidric și bromhidric, aldehide, acid sulfuric, acid azotic, compuși ai plumbului etc. În multe regiuni, cantitatea acestora este destul de mare și depășește cu mult pe cea emisă de instalațiile de ardere staționară.

Astfel, pentru aprecierea prezenței noxelor emise în mediu există o Scară a impactului asupra mediului ambiant și a răspândirii substanțelor poluante, scară redată în tabelul 2.1. Conform acestei scări influența factorilor poluanți se încadrează în cinci categorii, funcție de extinderea în spațiu.

Tabelul 2.1.

Prioritatea imediată a fost acordată, în momentul de față, rezolvării problemelor urbane și regionale, deoarece, acestea sunt cele mai stringente și acute.

Fig.2.1.

Energia este un atribut al societății umane. Consumul de energie este determinat de trei factori interactivi :

-populația, care are nevoie de energie pentru asigurarea hranei, a microclimatului locuinței, a bunurilor de consum și de folosință îndelungată, a deplasării, etc;

-nivelul de dezvoltare al societății și calitatea vieții;

-eficiența consumului de energie .

Luând în considerare al doilea principiu al termodinamicii, nu se poate vorbi de un „consum de energie”, ci de un transfer al acesteia (conversie) de la un potențial ridicat la un potențial coborât. Această conversie este însoțită aproape întotdeauna de o modificare de stare a materiei, cu eliberarea unor componente nocive, cu efect ecologic negativ.

Societatea a devenit conștientă de aceste efecte negative relativ târziu, în a doua jumătate a secolului al XX-lea, odată cu majorarea continuă a consumurilor de energie primară.

Etapa de conversie propriu-zisă a energiei primare în alte forme de energie se caracterizează printr-o intensitate deosebită a efectelor produse asupra mediului ambiant. În cele ce urmează se prezintă riscurile ambientale asociate diverselor sisteme energetice. Se poate defini noțiunea de risc ambiental (fr. risque environnemental), ca posibilitatea unei amenințări sau a unei degradări a mediului ambiant. Această noțiune conține atât probabilitatea survenirii unui incident, cât și probabilitatea unei consecințe sau a unei pierderi pentru mediul ambiant (vezi anexa nr. 4). Pentru evaluarea unui risc trebuie identificate toate aspectele problematicii unui proces și toate pericolele potențiale care pot apărea la interacțiunea între mediu și procesul respectiv, iar apoi, studiate consecințele potențiale ale acestor interacțiuni

2.2.Combustibilii solizi. Cărbunele.

Cărbunele este văzut ca o resursă energetică cu valențe pozitive, dar și negative:

– pozitivă este contribuția sa la asigurarea siguranței în alimentare, și ca parte a

diversificării surselor de energie

– negativ este impactul asupra mediului. Dacă impactul local asupra mediului poate și va

fi diminuat prin măsuri tehnologice și de reducere a suprafețelor afectate, impactul global

al utilizării cărbunelui asupra emisiilor de gaze cu efect de seră provoacă încă mare

îngrijorare.

Tehnologiile curate ale procesării cărbunelui sunt tot mai dezvoltate în Europa, în timp ce eficiența centralelor pe bază de cărbune a ajuns deja la 47 % și urmărește să crească până la 50 %. Tehnologiile de captare a bioxidului de carbon din emisiile centralelor termice vor fi diponibile pe scară largă în următorii 10 ani. Costurile cărbunelui curat vor rămâne totuși foarte ridicate în termeni de eficiență economică, dar vor fi compensate prin aportul adus la siguranța în alimentare și la stabilitatea economică în cazul unor fluctuații mari de prețuri pe piața resurselor energetice.

Directivele privind calitatea aerului sunt cele care au impact important asupra utilizării cărbunelui:

– Directiva privind prevenirea și controlul integrat al poluării, este Directiva pe baza căreia se face licențierea centralelor mari în Europa, sub aspectul protecției mediului.

– Directiva centralelor de combustie mari

– Directiva cadru privind calitatea aerului, cu surorile ei pentru bioxid de sulf, nitriți, suspensii, plumb, bioxid de carbon, ozon și benzen, precum și alte directive în lucru privind limitarea conținutului de metale grele (nichel, arsenic, cadmiu) în aer.

– Directiva privind plafonul național de emisii (NEC), care limitează valorile de bioxid de sulf, nitrați, hidrogen sulfurat și componente organice volatile.

– Directiva privind ozonul.

Problemele de mediu ale industriei cărbunelui, care nu sunt direct legate de energie, sunt acoperite de directivele privitoare la stațiile de epurare și la protecția apei.

Deși controlul poluării aerului și politica de folosire a cărbunelui nu merg în mod natural în aceeași direcție, ba chiar sunt contradictorii, va trebui totuși să se ajungă la un

compromis, care să țină seama și de alte obiective ale politicii de energie, în special cele

referitoare la contribuția cărbunelui la asigurarea resurselor și a competitivității. Sunt

speranțe că noile tehnologii vor putea reduce cu până la o treime emisiile datorate

utilizării cărbunelui.

Aproape incredibil: minerii ar putea salva padurile de la taiere sau aduce economii insemnate la bugetul de familie. Dar, mai ales, ar putea aduce afaceri de sute de milioane de euro celor care au intuit ca, peste cativa ani, singura resursa viabila pentru incalzitul locuintelor va ramane carbunele. Transformat insa in alt fel de combustibil solid.

Revolutia industriala a inceput cu carbunele si pare sa se incheie tot cu acesta. Incepand cu locomotiva lui Stephenson, carbunele a incalzit, a pus in miscare, a luminat si a murdarit lumea timp de decenii intregi. Mai tarziu, petrolul sau energia atomica l-au detronat si l-au exilat catre lumea a treia.

Si totusi, unii sunt tentati, in prezent, sa „redescopere“ carbunele si sa mizeze pe el. La o alta scara, mai redusa, dar in masura sa compenseze neajunsurile cu care a ajuns sa se confrunte productia de energie. Pretul titeiului creste vertiginos, al gazelor naturale la fel. „Singurul combustibil al carui pret se mentine relativ stabil si pentru care nu se asteapta cresteri importante in urmatorii ani este carbunele“.

Asadar, inapoi la locomotivele pe carbuni? Termocentralele, acele blamate gauri negre din bugetul statului si bugetele locale sa fie afacerea viitorului? Vom reangaja peste cativa ani zecile de mii de mineri disponibilizati, pentru a ne asigura singura resursa energetica ce ne va fi ramas?

In perioadele secetoase ale anului, cand nivelul apelor scade, energia produsa de termocentrale este singura care poate compensa deficitul de energie mai ieftina, produsa de hidrocentrale. Productia de energie nucleara, mai ieftina si ea, nu prea mai e agreata in Europa din cauza problemei depozitarii deseurilor radioactive.

Problema a fost transformata in oportunitate de afacere si incepe sa fie tratata ca atare si in Romania. Peste cativa ani, minerii si minele lor ar putea sa fie, din nou, un subiect la moda. Daca nu cumva au si redevenit. Exista tehnologii care permit transformarea deseurilor de carbune in combustibil solid care e chiar mai ieftin decat lemnul.

Aceste tehnologii au ajuns si in Romania si vor aduce bani celor care au intuit piata. Sunt tari, precum Polonia, care depind suta la suta de carbune pentru a produce energie. In orice caz, daca pentru electricitate se poate apela la centrale nucleare sau la hidrocentrale, cand vine vorba de energie termica, raspunsul pentru viitor pare sa fie unul singur: carbunele. Ori, in cazul Romaniei, o parte din cele aproximativ 14 milioane de metri cubi de lemn care se exploateaza anual.

Asta pentru ca pretul gazelor naturale creste vertiginos. Romania plateste in prezent 120 – 130 de dolari pe mia de metri cubi de gaze pe care le importa. Din acest pret, doar jumatate este suportat de populatia care se incalzeste cu gaze, restul fiind subventionat de stat. In 2007 si in Romania pretul va ajunge la circa 270 de euro pe mia de metri cubi. In aceste conditii, incalzirea cu gaze a locuintelor nu va mai fi rentabila. Iar alinierea la legislatia europeana nu va mai permite nici un fel de subventii pentru energia termica livrata populatiei.

Aproximativ jumatate din populatia Romaniei, adica 4,3 milioane de familii se incalzesc cu lemne. Dintre acestea, 25% locuiesc in mediul urban. Acestia cheltuie circa 10 milioane de euro anual pentru achizitionarea de lemne pentru incalzit.

Daca lemnele ar fi inlocuite cu un combustibil care sa fie, eventual, mai ieftin si sa ofere aceeasi putere de incalzit ca si lemnul s-ar impusca doi iepuri dintr-un foc. Pe de o parte, populatia ar avea o alternativa ieftina si comoda la lemnele de foc, pe de alta parte am salva suprafete insemnate de padure care sunt taiate anual pentru incalzitul locuintelor. 

Prin anii ‘80, brichetele din carbune pentru incalzitul locuintelor erau o realitate. Regimul de atunci a considerat insa ca viitorul este al incalzirii cu gaze naturale. Acest combustibil era inca ieftin la acea vreme si Romania avea rezerve ce pareau inepuizabile. Intre timp lucrurile, s-au schimbat.

„In Uniunea Europeana costul acestui tip de combustibil se ridica la circa 250 – 280 de euro pe tona. La noi ar fi mai ieftin, intre 120 si 150 de euro pe tona, pentru ca materia prima e mai ieftina“. In echivalent putere calorica, pretul este egal sau chiar mai ieftin decat cel al lemnului, in cazul combustibililor pe care ii va produce Rompetrol. 

Brichetele pot fi folosite atat in sobe, in centrale de apartament – care pot fi adaptate fara mari costuri , chiar si in centralele termice de cartier, sustin reprezentantii celor doua companii. Pentru productia de brichete se pot folosi atat deseuri de carbune (semicocs) cat si cele petroliere (cocs petrolier). Problema este sa detii tehnologia care sa permita transformarea acestor reziduuri in combustibil solid iar aceasta sa fie conforma cu normele europene in domeniul protectiei mediului. Chiar si unele CET-uri pot fi modernizate, in anumite conditii, pentru a functiona cu combustibili solizi

Ar putea reprezenta aceste tehnologii o salvare pentru locurile de munca ale minerilor? Deocamdata, se pare ca nu, dar in cativa ani ar putea fi o alternativa de luat in calcul. In momentul de fata nu exista o strategie la nivelul autoritatilor pentru a reorienta productia catre asemenea combustibili alternativi, desi discutii au mai existat. Ca si in cele mai multe cazuri, salvarea ar putea veni tot de la sectorul privat.

Rompetrol va folosi pentru producerea de brichete, cel putin in prima faza, deseuri petroliere, pentru ca materia prima este ieftina si accesibila din moment ce aceasta rezulta oricum din activitatea rafinariei Petromidia, parte a Rompetrol. Cocsul petrolier asigura o putere calorica chiar mai mare decat huila.“

Daca pentru moment materia prima pentru productia de brichete pare asigurata din activitatea rafinariilor si din deseurile provenite de la exploatarile de carbune, in urmatorii ani exploatarile miniere in sine ar putea fi sursa de materii prime. Se estimeaza ca in sapte ani actualele rezerve de deseuri se vor epuiza. Atunci, minele ar putea reveni din nou in atentie, de data aceasta nu ca surse de tensiuni sociale ci de materie prima pentru energia termica.

Tehnologiile de prelucrare a brichetelor permit chiar si calorizarea carbunelui de slaba calitate (marirea puterii calorice – n.r.) pentru a putea obtine din el combustibili solizi domestici. Cat despre exploatarile miniere, acestea nu vor fi toate inchise, pana atunci, carbunii sunt resursa strategica, fara ele nu se poate asigura cantitatea de energie electrica necesara economiei, sunt vitale. Iata ca, nu peste multa vreme, acestea pot deveni resursa strategica si pentru energia termica.

Si cum in Romania piata de combustibili solizi alternativi este in formare, exista loc pentru mai multi jucatori. Centrul de productie, la care lucrarile au demarat deja, va fi amplasat pe platforma Midia, judetul Constanta, in vecinatatea rafinariei detinute de Rompetrol. Fabrica va functiona la o capacitate de 500.000 de tone de brichete pe an, ceea ce echivaleaza cu aproximativ 4% din piata.

Pentru ca e o piata abia in formare, nu se poate spune inca cu certitudine ca productia de combustibili alternativi e o solutie pentru industria mineritului. Mai degraba, din exploatarea minereului se pot obtine materii prime pentru o afacere profitabila. Materii prime care, oricum, nu insemnau pana acum decat niste deseuri pe care nu le folosea nimeni.

Clasificarea carbunilor:

1.Antracit – Cărbune de categorie superioară utilizat în activități industriale și

casnice. Conține în general mai puțin de 10% materii volatile și are o mare concentrație de carbon (aproximativ 90% carbon fix). Puterea sa calorifică brută depășește 23 865 kj/kg (5 700 kcal/kg), măsurată la o masă de cărbune fără cenușă dar umed.

2.Cărbune cocsificabil – Cărbune bituminos de o calitate care permite producerea de cocs adecvat utilizării în furnale. Puterea sa calorifică brută depășește 23 865 Kj/kg (5 700 kcal/kg), măsurată la o masă de cărbune fără cenușă dar umed.

3.Alți cărbuni bituminoși (cărbune industrial) – Cărbune utilizat pentru producerea de abur care cuprinde toți cărbunii bituminoși neincluși la cărbunii cocsificabili sau antracit. Este caracterizat printr-un conținut de materii volatile mai mare decât al antracitului (mai mult de 10%) și un conținut mai scăzut de carbon (mai puțin de 90% carbon fix). Puterea sa calorifică brută depășește 23 865 kj/kg (5 700 kcal/kg), măsurată la o masă de cărbune fără cenușă dar umed. În cazul în care cărbunii bituminoși sunt utilizați în cocserii, trebuie înregistrați în categoria cărbunelui cocsificabil.

4.Cărbune subbituminos – Sunt cărbuni neaglutinanți, cu o putere calorifică brută între 17 435 kj/kg (4 165 kcal/kg) și 23 865 kj/kg (5 700 kcal/kg), care conțin mai mult de 31% materii volatile la o masă uscată de cărbune fără substanțe anorganice.

5.Lignit/cărbune brun – Sunt cărbuni neaglutinanți cu o putere calorifică brută mai mică de 17 435 kj/kg (4 165 kcal/kg) și cu un conținut de materii volatile mai mare de 31% la o masă uscată de cărbune fără substanțe anorganice. Șisturile bituminoase și nisipurile asfaltice produse și arse direct trebuie înregistrate în această categorie. Șisturile bituminoase și nisipurile asfaltice utilizate ca resuse pentru alte procese de transformare trebuie, de asemenea, înregistrate în această categorie. Tot aici intră șisturile bituminoase și nisipurile asfaltice consumate în procesul de transformare. Șisturile bituminoase și alte produse derivate din lichefiere trebuie înregistrate în chestionarul anual al petrolului.

6.Turbă – Este un depozit sedimentar fosil, combustibil, moale, poros sau comprimat, de origine vegetală, cu un conținut mare de apă (până la 90% în stare brută), ușor de tăiat, de culoare brun deschis sau închis. Turba utilizată în alte scopuri decât pentru producerea de energie nu intră în această categorie.

7.Combustibil brichetat – Este un combustibil produs din material mărunt de cărbune superior la care se adaugă un liant. Cantitatea de combustibil brichetat produs poate, prin urmare, să fie puțin mai mare decât cantitatea reală de cărbune consumat în procesul de transformare.

8.Cocs de cocserie – Este un produs solid obținut prin carbonizarea la temperatură înaltă a cărbunelui, în general a unui cărbune cocsificabil; are un conținut scăzut de umiditate și materii volatile. Cocsul de cocserie este utilizat în principal în siderurgie ca sursă de energie și agent chimic. În această categorie intră praful de cocs și cocsul de turnătorie.

Semicocsul (un produs solid obținut prin carbonizarea cărbunelui la temperatură joasă) trebuie inclus în această categorie. Semicocsul este utilizat drept combustibil casnic sau direct de uzinele de transformare.

Această rubrică include, de asemenea, cocsul, praful de cocs și semicocsul produse din lignit/cărbune brun.

9.Cocs de gaz – Este un produs secundar al cărbunelui superior utilizat pentru producerea de gaz de iluminat în uzinele de gaz. Cocsul de gaz este utilizat pentru încălzire.

10.Gudron de cărbune – Este rezultatul distilării distructive a cărbunelui bitnuminos. Gudronul de cărbune este un produs secundar lichid al distilării cărbunelui cu scopul de a produce cocs în cocserii sau este produs din cărbune brun („gudron de temperatură joasă”). Gudronul de cărbune poate fi distilat suplimentar pentru a obține diferite produse organice (de ex. benzenul, toluenul, naftalina), care sunt în mod normal înregistrate ca materii prime pentru industria petrochimică.

11.BKB (brichete de cărbune brun) – Aceste brichete reprezintă un combustibil produs din lignit/cărbune brun, prin brichetare la mare presiune, fără adăugarea unui liant. În

această categorie intră brichetele de turbă, materialul mărunt de lignit uscat și praful de lignit.

12.Gaz de uzină – În această categorie intră toate tipurile de gaze produse în uzine publice sau private a căror activitate principală este producerea, transportul și distribuția gazului. Această categorie include gazul produs prin carbonizare (inclusiv gazul produs în cocserii și transferat la categoria gazului de uzină), prin gazificare totală cu sau fără îmbogățire cu produse petroliere (GPL, păcură reziduală etc.) și prin reformare șiamestec simplu cu alte gaze și/sau aer, care apare la rubrica „Din alte surse”. În sectorul de transformare trebuie să figureze cantitățile de gaz de uzină transferat la categoria gazelor naturale amestecate, care vor fi distribuite și consumate prin intermediul rețelei de gaz natural. Producția de alte gaze de cărbune (adică gazul de cocserie, gazul de furnal și gazul provenit de la convertizorul cu oxigen) trebuie înregistrată în coloanele destinate acestor tipuri de gaze și nu la producția de gaz de uzină. Gazele de cărbune trasferate la uzinele de gaz trebuie înregistrate (în coloana lor proprie) în cadrul sectorului de transformare, pe rândul corespunzător uzinelor de gaz. Cantitatea totală de gaz de uzină provenind din transferurile altor gaze de cărbune trebuie înregistrată la rândul corespunzător producției de gaz de uzină.

13.Gaz de cocserie – Este un produs secundar rezultat în urma fabricării cocsului de cocserie pentru producerea de fier și oțel.

14.Gaz de furnal – Este produs în timpul arderii cocsului în furnale în industria metalurgică. Gazul de furnal este recuperat și utilizat drept combustibil, parțial în uzină și parțial în alte procese ale industriei metalurgice sau în centrale electrice dotate pentru arderea sa. Cantitatea de combustibil trebuie exprimată pe baza puterii calorifice brute.

15.Gaz de convertizor cu oxigen – Este un produs secundar rezultat în urma producerii oțelului în furnalele cu oxigen, recuperat la ieșirea din convertizor. Acest tip de gaz mai este cunoscut și ca gaz de convertizor, gaz LD sau gaz BOS.

16.Cărbune superior – Termenul de „cărbune superior” se referă la cărbunii cu o putere calorifică brută mai mare de 23 865 kJ/kg (5 700 kcal/kg), calculată la o masă de cărbune fără cenușă dar umed și cu un coeficient mediu de reflexie a vitritului de cel puțin 0,6. Cărbunele superior include toate produsele energetice enumerate de la rubrica 1 până la 3 (antracit, cărbune cocsificabil și alți cărbuni bituminoși).

2.3.Combustibilii lichizi. Petrolul.

Combustibilii lichizi sunt amestecuri de hidrocarburi lichide și compuși ai acestora cu oxigenul, sulful sau azotul, care se obțin prin distilarea fracționată sau prin dizolvare din țiței (combustibil lichid natural) din șisturi bituminoase.

Ei se împart în:

– benzine, amestecuri de hidrocarburi care fierb la temperaturi cuprinse între și și se folosesc la motoarele cu aprindere prin scânteie;

– petroluri, amestecuri de hidrocarburi care fierb la temperaturi cuprinse între și (de ex. petrol lampant, petrol pentru tractor, pentru reactor);

– motorine, amestecuri compexe de hidrocarburi mai grele, care fierb de la până la ; se folosesc la motoarele Diesel;

– păcuri, amestecuri de hidrocarburi grele care fierb la temperaturi cuprinse între și ; la temperatura mediului ambiant au consistență vâscoasă, culoare neagră, tendință de oxidare (asfaltizare), cel mai frecvent utilizate, dar după o încălzire prealabilă, în instalațiile de ardere;

– combustibil lichid ușor (de calorifer) – amestec de produse petroliere (de obicei motorină și păcură), folosit la instalația de ardere cu o capacitate redusă.

Păcura – este cel mai utilizat combustibil lichid folosit în instalațiile de ardere ale generatoarelor cu abur energetice.

Dintre caracteristicile energetice ale combustibililor lichizi amintim: vâscozitatea, temperatura (punctul) de congelare, temperatura de inflamabilitate, compoziția elementară, conținutul în impurități mecanice, conținutul în vanadiu, conținutul în sulf, puterea calorifică inferioară.

Petrolul (țițeiul) este un amestec de hidrocarburi formate prin depozitarea plantelor microscopice și al microorganismelor marine moarte în bazine sedimentare sub mări, sau în apropierea acestora. Procesele geologice care au condus la formarea petrolului au durat milioane de ani. Petrolul brut este extras din subsol prin pompaj și apoi transformat prin distilare (rafinare) într-un ansamblu de combustibili lichizi sau gazoși: păcură, motorină, benzină, kerosen, etc.).

În ritmul actual de consum, se estimează că rezervele petroliere se vor epuiza în 40-50 de ani. Chiar dacă se vor lua măsuri de conservare și se va reduce ritmul consumului de petrol pe cap de locuitor, rapida creștere demografică nu va face decât să crească viteza cu care se epuizează rezervele petroliere.

În afara utilizării sale pentru producerea de energie electrică, prin ardere în cazanele termocentralelor, petrolul este esențial pentru transporturile publice și industriale, cât și pentru industria petrochimică. Odată pompat, petrolul brut prezintă câteva riscuri ambientale. Extracția și transportul petrolului și a produselor derivate, pe cale terestră sau maritimă, prezintă în permanență un risc de scurgeri (scăpări) accidentale și de maree negre, cu stricăciunile pe care acestea le pot cauza mediului. Platformele de foraj marin și petrolierele au fost în trecut la originea deversării multor tone de petrol, care au ucis păsări și au pus în pericol alte specii vii marine sau terestre. Se menționează de asemenea practica iresponsabilă de utilizare a apei mării pentru curățarea reziduurilor din petroliere, care afectează grav mediul pentru mult timp, întrucât hidrocarburile au nevoie de perioade îndelungate pentru a se scinda în substanțe mai puțin dăunătoare. Impactul scăpărilor și deversărilor accidentale este important întrucât petele de petrol plutesc adesea în lungul coastelor și perturbă anumite ecosisteme mai fragile.

Arderea petrolului (păcurii) și a produselor sale derivate (benzină, motorină) a contribuit enorm în trecut la creșterea poluării prin metale grele (benzina cu plumb) și contribuie încă și astăzi la generarea de gaze cu efect de seră, chiar dacă echiparea autovehiculelor cu filtre catalitice a permis reducerea emisiilor de gaze toxice cum sunt monoxidul de carbon, oxizii de azot și hidrocarburile nearse.

2.4.Combustibilii gazoși.

Sunt amestecuri de gaze combustibile, oxigen, azot, vapori de apă.

Gazul natural este combustibilul fosil a cărui ardere este cea mai curată. EI este un amestec compus în principal din metan cu urme de alte hidrocarburi gazoase și este extras în majoritatea cazurilor din zăcăminte de gaze uscate (90%) care nu conțin petrol. Gazul este transportat de la zăcăminte, prin conducte sub presiune, direct la consumatorii urbani sau industriali. După o filtrare prealabilă, pentru eliminarea impurităților și umidității, gazul este utilizat pentru încălzire și pentru gătit, având o putere calorică ridicată și pentru că arderea sa generează mai puține gaze cu efect de seră, comparativ cu petrolul și cărbunele.

Gazul petrolier lichefiat (GPL) este un reziduu al zăcămintelor petroliere conținând un amestec de propan și alte hidrocarburi gazoase dizolvate în petrolul brut. După separarea de petrolul lichid și stocarea sub presiune în cisterne metalice, el este condus până la clienții particulari, unde este folosit pentru încălzire și pentru gătit. În afara problemelor de ardere, prezentate mai sus, se menționează și riscul emisiilor accidentale de gaz în atmosferă și pericolul de explozie.

Caracteristicile energetice principale ale combustibililor gazoși sunt: compoziția volumetrică, densitatea, puterea calorifică inferioară, temperatura de aprindere.

În tabelul 2.1. se prezintă compoziția unor gaze naturale libere din Ardeal.

Tabelul 2.1.

Compoziția unor gaze naturale din Ardeal

Gazul natural din Ardeal are caracteristici foarte apropiate de cele ale gazului metan pur, motiv pentru care, de cele mai multe ori este cunoscut sub această denumire. Gazul metan este incolor și inodor, dar din motive de securitate se odorizează cu mercaptan.

2.5. Impactul energiei nucleare asupra mediului ambiant

Energia nucleară este obținută prin fisiunea uraniului 235, realizată într-un reactor nuclear. Reacția, menținută sub control strict, eliberează o mare cantitate de energie, un număr de 2-3 neutroni, două fragmente de fisiune și radiații.

Fragmentele de fisiune sunt izotopi instabili ai elementelor de la mijlocul tabelului lui Mendeleev și se dezintegrează emițând la rândul lor radiații. Întrucât numărul de neutroni rezultați din fisiune este 2-3, apare posibilitatea practică de a întreține în mod neîntrerupt și constant reacția de fisiune, având o frecvență a fisiunilor cu intensitate a dorită (reacție în lanț). Energia degajată în reactor este folosită pentru producerea aburului, care acționează o turbină, cuplată cu un generator electric.Dacă se compară combustibilii, uraniul generează până la de 3 milioane de ori mai multă electricitate decât arderea unui volum echivalent de cărbune. În Europa, în funcție de țară, ponderea energiei nucleare și a resurselor regenerabile (reînnoibile) la producerea energiei electrice poate varia între 0% și 80%

Uraniul 235 utilizat drept combustibil nuclear este un izotop rar, conținut în minereul de uraniu natural (cca. 0,7% din acesta). În ritmul actual de utilizare, rezervele mondiale de uraniu vor dura mai puțin de o sută de ani. De aceea combustibilul nuclear poate fi considerat ca o sursă de energie ne-regenerabiIă.

În viitorul apropiat soluția fuziunii nucleare ar putea fi interesantă: doi atomi mici de hidrogen se combină pentru a forma un atom mai mare, cel de heliu, generând în același timp o cantitate considerabilă de energie. Chiar dacă această reacție a fost demonstrată concret ca fiind posibilă de realizat (aplicațiile militare ale bombei cu hidrogen), nici o instalație industrială pentru producerea de energie electrică bazată pe fuziune n-a fost creată, din cauza problemelor tehnologice care se pun pentru menținerea sistemului la o temperatură controlată. Aceste instalații nu se vor realiza înainte de 2050, astfel încât tehnologia nucleară actuală va trebui să continue producerea de energie electrică încă mult timp.

Printre riscurile prezentate de folosirea energiei nucleare pentru producerea de energie electrică se menționează:

riscul contaminării radioactive legate de tratarea minereului de uraniu natural (pentru o tonă de uraniu utilizabil în reactor se obțin circa 500 tone deșeuri slab radioactive);

riscurile legate de dezafectarea centralelor nuclearoelectrice la terminarea duratei de viață;

riscurile legate de stocarea uraniului utilizat, care poate persista timp de mii de ani;

accidente nucleare (scurgeri radioactive) minore sau importante, în centrale.

Ponderea energiei nucleare în balanța totală de energie va depinde în viitor de politica urmată de guverne, care vor trebui să identifice praguri de securitate pentru centralele nucleare și să găsească mijloace de eliminare a deșeurilor, acceptate de populație.

Centralele nuclearoelectrice se apropie cel mai mult de conceptul de centrală „curată” din punct de vedere ecologic. Practic, această filieră energetică se caracterizează prin absența totală a emisiilor de CO2, praf, SO2, NOx sau a altor poluanți atmosferici.

În același timp însă, CNE necesită măsuri speciale deosebit de stricte, în ceea ce privește manipularea produselor rezultate din procesarea combustibilului nuclear. Aceste produse reprezintă un pericol potențial deosebit de mare pentru biosferă, prin poluarea radioactivă pe care o pot declanșa.

În CNE apar două categorii principale de substanțe radioactive:

produse rezultate în urma procesului de fisiune a combustibilului;

produse devenite radio active prin staționarea în câmpul de radiație.

Tratarea combustibilului uzat reprezintă o problemă delicată din punct de vedere atât tehnologic, cât și socio-politic. Ea se bazează pe acceptarea de către societate și de către factorii politici a unui sistem deosebit de complex, ce cuprinde mijloace de transport adecvate, fabrici de prelucrare și spații de depozitare (temporară sau definitivă) a combustibilului uzat.

Produsele devenite radioactive prin staționare în câmpul de radiație necesită aceeași abordare responsabilă ca și în cazul combustibilului uzat.

Totuși, la fel ca în orice proces tehnologic industrial, cu toate măsurile de siguranță impuse, apar o serie de scăpări de elemente radioactive în mediul înconjurător. Ele sunt supuse unui control permanent, obligatoriu, și pun în discuție autorizația de funcționare a unității energetice, fiind plafonate printr-o valoare maximă autorizată.

CAPITOLUL 3

IMPACTUL SISTEMELOR DE ENERGIE REGENERABILĂ ASUPRA MEDIULUI AMBIANT

Începând cu secolul XX, știința a avansat foarte mult, fiind dezvoltate, în toate domeniile, aparate și diferite tehnologii menite să ajute omul. În paralel și populația globului a crescut într-un ritm alert. În aceste împrejurări, nevoia de energie a crescut foarte mult, în comparație cu secolul XIX. Așadar, oamenii de știință au ajuns la concluzia că, multe din resursele de energie actuale sunt în curs de epuizare într-un viitor nu prea îndepărtat.

Oamenii au început să cerceteze și să caute noi resurse de energie și modul în care acestea pot fi valorificate încă de pe acum. Astfel, în urma multor studii a început să fie tot mai des utilizat termenul de „energie regenerabilă” sau „energie neconvențională”.

Energia regenerabilă se referă la forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din pricese naturale regenerabile. Astfel, energia luminii solare, a vântului, a apelor curgătoare, a proceselor biologice și a căldurii geotermale pot fi captate de către oameni utilizând diferite procedee.

Dintre sursele regenerabile de energie fac parte: energia derivată din biomasă(biodiesel, bioetanol, biogaz), energia geotermică, energia apei(hidraulică și a mareelor), energia solară, energia eoliană.

Toate aceste forme de energie sunt valorificate pentru a servi la generarea curentului electric, a apei calde, etc.

Investițiile globale anuale în energia regenerabilă au crescut în ultimii ani de la 39 miliarde dolari, în 2005, la 55 miliarde dolari, în 2006. În anul 2007 investițiile au atins un nivel de 100 miliarde dolari.

Conform Directivei 2003/30/CE a Uniunii Europene, statele membre trebuie să amestece treptat combustibilul tradițional utilizat în transport cu biocombustibil, astfrl încât până în 2010, biodieselul să reprezinte 5,75% din motorina de pe piață, urmând ca, în 2020,ponderea să crească la 20%.

Utilizarea biomasei, a energiei geotermale, a energiei hidraulice, a energiei solare și eoliene, precum și a energiei valurilor, depinde de fluxul de energie generat de natură, de căldura emanată de centrul pământului, de cursurile de apă, de soare, de mișcarea perpetuă a lunii. Aceste surse de energie fiind independente de scara evolutivă a timpului sunt cunoscute sub numele generic de surse de energie regenerabilă (sau reînnoibilă).

Din punct de vedere economic, comparativ cu energia obținută cu ajutorul combustibililor fosili și a energiei nucleare, costul diferitelor surse de energie regenerabilă pare mai oneros (vezi anexa nr.3), datorită metodelor de producere, a unei cereri slabe ale pieței și echipamentelor de vârf necesare. Totodată, dacă se ține cont de costul total, la care trebuie să se adauge stricăciunile ecologice ocazionate de folosirea combustibililor fosili și a energiei nucleare, în raport cu avantajele, de exemplu un impact scăzut al surselor de energie regenerabilă asupra mediului, se poate spune că tendința dezvoltării și aplicării acestora din urmă prezintă, neândoelnic, un avantaj în optica unei dezvoltări economice durabile.

Este convenabil să se promoveze sursele de energie și practicile care sunt pozitive pentru mediul ambiant și să se intensifice eforturile pentru a gestiona emisiile poluante generate de producerea de energie. Chiar dacă unele surse de energie regenerabilă sunt exploatate de mult timp (hidroenergia, de exemplu), este esențial să se atragă atenția constructorilor, consumatorilor, guvernanților și investitorilor și asupra celorlaltor surse de energie regenerabilă, astfel încât ponderea energiei electrice produse grație surselor regenerabile (fig.3.1.) să poată crește în viitorul apropiat.

Fig.3.1.

Guvernele vor trebui să ia măsuri în domeniile fiscalității, a subvențiilor și a reglementărilor, care nu numai că le vor ajuta să-și atingă obiectivele în materie de securitate energetică și mediu, dar vor contribui de asemenea la promovarea progresului tehnic și la dezvoltarea economică.

3.1. Biomasa

Biomasa, considerată ca resursă energetică este fundamental diferită de alte surse de energie ne-fosile (de exemplu resursa eoliană). Ea generează energie și produse secundare similare cu cele ale resurselor fosile. Biomasa are de asemenea o utilizare foarte importantă ca sursă de hrană și materie primă pentru industrie, utilizări care trebuie corelate corect cu utilizarea în scop energetic, și respectarea principiilor durabilității, aspecte care vor fi discutate în secțiunile următoare.

Definiția biomasei

In conformitate cu definiția dată de Directiva 2009/28/CE, biomasa este “fracțiunea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor de origine biologică din agricultură (inclusiv substanțe vegetale și animale), silvicultură și industriile conexe, inclusiv pescuitul și acvacultură, precum și fracțiunea biodegradabilă a deșeurilor industriale și municipale”.

Aceasta înseamnă că, în condițiile unei procesări industriale adecvate, biomasa proaspăt recoltată poate fi convertită în produse similare cu gazul natural sau cu combustibilii lichizi sau solizi. Prin aplicarea unor variate procese de transformare, cum ar fi arderea, gazeificarea sau piroliza, biomasa poate fi transformată în “bio-combustibili” pentru transport, “bio-căldură” Utilizarea bioenergiei este legată de impactul asupra utilizării terenului. “Regenerabil”, “emisia gazelor cu efect de seră” și “durabilitate” nu sunt termeni sinonimi și trebuie considerați unul câte unul în cadrul proiectelor de biomasă.

Mai exact, condiția de “durabilitate” este îndeplinită atunci când proiectele bazate pe surse regenerabile de energie au un bilanț de CO2 negativ sau cel puțin neutru, pe durata întregului ciclu de viață.

Ciclul de biomasă poate fi caracterizat printr-un bilanț negativ de carbon (emisia netă de CO2 din atmosferă), ca și de un bilanț de carbon pozitiv (aportul net de CO2): acest lucru depinde de practicile din teren, de transport și de tehnologiile de procesare (BCT, 2007).

Emisiile de gaze cu efect de seră (GES) reprezintă unul din criteriile de mediu incluse într-o analiză de durabilitate, dar nu este suficient. Conceptul de durabilitate trebuie să includă în evaluare și diferite alte aspecte, cum ar fi cele ecologice, culturale, de sănătate, dar trebuie să integreze și aspectele economice (

În general, conceptul de durabilitate aplicat în domeniul bioenergie nu este separat de aspectele de mediu, economic și social. Dacă unul dintre aceste aspecte nu este inclus, atunci se poate vorbi despre condiții echitabile, suportabile sau viabile, dar nu durabile.

Astfel, proiectele de biomasă vor putea fi considerate de succes, doar dacă pot demonstra condițiile durabile de producere a biomasei, condițiile viabile de desfășurare a afacerii și sprijin social, așa cum este prezentat mai jos (Tabel 1).

Conceptul de evaluare a biomasei a cunoscut o evoluție remarcabilă, grație Directivei pentru surse regenerabile de energie (RES) 2009/208/CE. La început, estimarea biomasei pentru planificare teritorială se baza pe valorile potențialului de biomasă, apoi se baza pe valorile biomasei existente; acum, în conformitate cu Directiva RES este necesar să se facă un pas înainte către evaluarea “potențialului durabil de biomasă”. Nu toată cantitatea de biomasă disponibilă poate fi durabilă.

3.1.1.Tipuri de biomasă

Unele dintre caracteristicile importante ale diferitelor tipuri de biomasă sunt prezentate mai jos.

O primă distincție se poate face luând în considerare originea biomasei provenite din diferite sectoare, cum ar fi: sectorul agricol, silvicultură, sectorul industrial și cel urban.

O altă clasificare poate fi făcută după natura sa: culturi energetice, reziduuri agricole sau forestiere și deșeuri.

Biomasa din culturi energetic

Biomasa reprezentată de culturile energetice provine în mod evident din sectoarele agricol și forestier.

Culturile ierboase anuale

Plantele ierboase (monocotiledonate) reprezintă cea mai mare parte a agriculturii moderne pe scară largă. Culturile ierboase multianuale includ cereale cum ar fi boabe, orz, ovăz, secară, alte cereale minore: sfeclă de zahăr, trestie de zahăr, culturi furajere, ca și trifoiul.

Semințele acestor cereale, tulpinile și tuberculii altor plante constituie o bună sursă de amidon care poate fi utilizat în procese tehnologice pentru producerea de energie și biocombustibili.

Reproducerea selectivă (în special pentru culturile non-alimentare) a fost utilizată pentru modificarea raportului semințe/plante pentru multe specii de biomasă, cu creșteri mari ale producției de semințe.

Culturi lignocelulozice

Porumbul și soia sunt culturi anuale, diferite forme de culturi bioenergetice lignocelulozice sunt de obicei perene.

Culturile lignocelulozice includ culturile ierboase perene și alte culturi arboricole.

Speciile ierboase includ culturi ca: Panicum virgatum, Phalaris Arundinacea și Miscanthus (Miscanthus spp.).

Speciile de foiase includ specii lemnoase, cum ar fi: salcia Salix spp, plopul Populus spp.,eucaliptul și altele. Dintre acestea, plopul, Miscanthus și virgatum au primit o atenție sporită, datorită producției lor mari de biomasă, utilizării eficiente a nutrienților, potențialului lor redus de erodare a solului, capacității de a sechestra carbonul și inputurilor reduse de combustibil fosil, în comparație cu culturile anuale (Abbasi T. et al, 2009).

Biomasă din reziduuri și deșeuri

Analiza biomasei din reziduuri și deșeuri este mai complicată, din cauza complexității de materiale și a sectoarelor de origine (de la sectorul agricol, la cel urban).

Deșeurile sunt cele generate în procesul de producție, deșeuri industriale și deșeuri municipale

solide. Conținutul energetic tipic este de la 10,5 la 11,5 MJ/kg.

Practicile de gestionare a deșeurilor diferă de la o țară la alta, de la zone urbane la zone rurale, de la producători industriali la cei rezidențiali.

Situația gestionării deșeurilor într-o țară în curs de dezvoltare, diferă de aceea dintr-o țară industrializată. Transferul de tehnologie de la o țară la alta poate fi total nepotrivit, deși din punct de vedere tehnic tehnologia este viabilă și accesibilă. Este foarte important să se înțeleagă factorii locali, cum ar fi:

-Caracteristicile și variațiile sezoniere ale deșeurilor

-Aspectele sociale legate de obiceiurile în ceea ce privește deșeurile solide și atitudinea instituțiilor politice

-Conștientizarea altor limitări ale resurselor

Rolul unui management durabil al deșeurilor este de a reduce cantitatea de deșeuri eliberate în mediu, prin reducerea cantității de deșeuri produse. Cantități mari de deșeuri nu pot fi eliminate.

Cu toate acestea, impactul asupra mediului poate fi redus printr-o utilizare durabilă a deșeurilor. Acest lucru este cunoscut ca “ierarhia gestionării deșeurilor”.

Ierarhia gestionării deșeurilor se referă la reducere, reutilizare și reciclare și la clasificarea strategiilor de management al deșeurilor în funcție de dezirabilitatea acestora, în scopul minimizării deșeurilor. Scopul ierarhiei gestionării deșeurilor este acela de a obține beneficii practice maxime dintr-un produs și de a genera o cantitate minimă de deșeuri,

O parte din biomasă este deci clasificată ca deșeu provenind din activități industriale, agricole, forestiere și urbane: este simplu de aplicat conceptul de “ierarhie a gestionării deșeurilor” tuturor reziduurilor sau deșeurilor incluse în domeniul biomasei, așa acum se arată în următoarea

secțiune.

Biomasa provenită din reziduuri și deșeuri include reziduurile provenite de la plante și animale.

Acestea sunt reprezentate de reziduuri agricole, cum ar fi paie, coji de legume și fructe, reziduuri și deșeuri forestiere, cum ar fi stratul de frunze, reziduurile de la gatere, deșeurile alimentare și componenta organică a deșeurilor minicipale solide. Din aceste deșeuri se poate

produce energie, căci, la nivel global, câteva miliarde de tone de biomasă sunt conținute în ele.

Pentru România se propune crearea unui sistem integrat de producere a biocombustibilului, care să includă și diesterul metilic de rapiță, astfel încât să se asigure fiecare formă o utilizare mai eficientă a energiei, acompaniată de protecția mediului.

Uleiul de rapiță este un lubrifiant al sistemelor mecanice, oferind o mai buna protecție la uzură, cu un impact mai redus asupra mediului, comparativ cu lubrifianții minerali, fiind mai puțin volatil decât aceștia.

Dacă biomasa se gestionează de manieră durabilă, arderea ei nu produce aceleași efecte ca cele ale combustibililor fosili: vegetalele suplimentare recoltate ca sursă viitoare de biomasă consumă dioxid de carbon prin procesul de fotosinteză, astfel că, global, emisiile de CO2 sunt mai mici în cursul procesului de ardere, față de arderea combustibililor fosili.

Biomasa, ca sursă de energie, are următoarele avantaje:

Componentele sale sunt foarte ușor de procurat;

Securitatea aprovizionării este garantată (poate fi stocată în cantități mari);

Tehnologia ei contribuie la crearea de locuri de muncă stabile, în special în regiunile rurale;

Oferă bune oportunități de a exporta tehnologii de dezvoltare și know-how (savoir-faire);

Utilizarea ei contribuie la atenuarea emisiilor de CO2 și la reducerea altor emis ii, de exemplu SOx.

3.2. Energia geotermică

Energia geotermică reprezintă căldura existentă în pământ. În mod obișnuit, sub scoarța terestră, la fiecare temperatura medie crește cu un grad, astfel încât căldura medie emanată este de 58 MW/km2. Apare deci posibilitatea de a folosi o parte a acestei energii în special în primii ai scoarței terestre, în porțiunile cu înalt potențial geotermic.

În diferite puncte de pe suprafața pământului, în special în regiunile vulcanice, apare apa fierbinte, aburul, sau gaze vulcanice.

Căldura provine din energia care se propagă radial de la centru către exteriorul Pământului și este furnizată continuu. Temperatură înaltă de la centrul Pământului se explică prin originea Pământului, prin existența izotopilor radioactivi de uraniu, thorium și potasiu în Pământ.

Procesul de propagare se desfășoară în permanență și se poate spune că energia geotermală este o sursă de energie inepuizabilă. Energia geotermală este una din alternativele care pot satisface nevoia omului pentru energie, minimizând impactul asupra mediului.

În zona în care rocile se găsesc în stare topită (de magmă), din cauza temperaturii ridicate, căldura se transmite în cea mai mare parte prin convecție datorită mișcării masei topite și prin conducție în proporție mai redusă. În zonele cu temperaturi mai scăzute, caracterizate prin faptul că materia se găsește în stare solidă, căldura se transmite numai prin conducție.

Este interesant de remarcat că 99% din interiorul pământului se găsește la o temperatură de peste 1000°C, iar 99% din restul de 1%, se găsește la o temperatură de peste 100°C. Aceste elemente sugerează că interiorul Pământului reprezintă o sursă regenerabilă de energie care merită toată atenția și care trebuie exploatat într-o măsură cât mai mare.
Energia geotermală este utilizată la scară comercială, începând din jurul anilor 1920, când a început să fie utilizată în special căldura apelor geotermale, sau cea provenită din gheizere, pentru încălzirea locuințelor sau a unor spații comerciale.
Necesitatea asigurării unei dezvoltări energetice durabile, concomitent cu protejarea mediului înconjurător a condus, în ultimii 10 – 15 ani, la intensificarea preocupărilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie și a tehnologiilor industriale suport, printre care se numără și energia geotermală. Politica UE în acest domeniu, exprimată prin Directiva Europeană 2001/77/CE privind producerea de energie din surse regenerabile, prevede ca, pană în anul 2020 Uniunea Europeană lărgită să își asigure necesarul de energie în proporție de circa 20 % prin valorificarea surselor regenerabile. În acest context, în multe țări europene dezvoltate (Franța, Italia, Germania, Austria), posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale României (Călimănești, Felix, Cozia, Caciulata etc.), preocupările s-au concretizat prin valorificarea pe plan local sau regional, prin conceperea și realizarea unor tehnologii eficiente și durabile, care au condus la o exploatare profitabilă, atât în partea de exploatare a resurselor (tehnologii de foraj și de extracție din sondele geotermale), cât și în instalațiile energetice de suprafață.

3.2.1.Potențialul energetic geotermal pe teritoriul României

Pe teritoriul României, un număr de peste 200 foraje pentru hidrocarburi au întâlnit la adâncimi situate între 800 și 3500 m resurse geotermale de joasă și medie entalpie (40-120ºC). Exploatarea experimentală a circa 100 de foraje în cursul ultimilor 25 ani a permis realizarea unor evaluări a potențialului energetic al acestui tip de resursă.

Aceste foraje s-au realizat în următoarele perimetre geotermale din România:

Utilizarea enegiei geotermice extrase este folosită în proporție de 37% pentru încălzire, 30% pentru agricultură (sere), 23% în procese industriale, 7% în alte scopuri. Dintr-un număr de 14 sonde geotermale săpate în intervalul 1995-2000 la adâncimi de 1500 – 3000 m, numai două sonde au fost neproductive, înregistrându-se o rată de suces de 86%.

3.2.2.Surse geotermale în România

Depresiunea Panonică ce cuprinde zona de vest a țării noastre, incluzând Banatul și vestul Munților Apuseni și teritoriul Ungariei și al fostei Iugoslavii este o zonă bogată în zăcăminte geotermale. În jurul municipiului Oradea s-au făcut foraje și s-au exploatat în scopuri terapeutice apele geotermale de peste 100 de ani. În ultimul sfert de veac s-au inițiat acțiuni sistematice de prospectare și evaluare atât a zăcămintelor geotermale, cât și a zăcămintelor de hidrocarburi din această parte a țării. Prin acestea s-a constatat că în Câmpia de Vest, în toate formațiunile geologice se găsesc straturi acvifere cu capacități și proprietăți termofizice foarte variate. Fluxurile termice la suprafață au valori de ordinul a 85 MW/m2, mai mari decât acelea din alte zone. Cel mai important sistem acvifer termal al Depresiunii Panonice îl constituie sistemul din baza panonianului superior, evidențiat prin foraje. Apele din acest sistem se manifestă în general eruptiv, datorită conținutului ridicat de gaze dizolvate.
Nivelul termic al apelor geotermale din zona de vest a țării este redus: 30 – 90 0C. Din această cauză, acestea pot fi utilizate în special în scopuri terapeutice, prepararea apei calde menajere etc. În județul Bihor, respectiv în municipiul Oradea se furnizează apă caldă menajeră pentru 800 de apartamente, se încălzesc 12 apartamente, băi, sere legumicole, ștranduri, piscine, hoteluri. În județul Timiș, apa geotermală este utilizată pentru topitorii de în, pentru încălzire, pentru scopuri terapeutice, pentru prepararea apei calde menajere.
Exploatarea surselor geotermale din țară cu scopul producerii energiei electrice este imposibilă, întrucât un generator geotermal presupune o presiune inițială foarte mare și temperaturi ale fluidului de lucru de peste 150 0C.

Este interesant de remarcat că 99% din interiorul Pământului se găsește la o temperatură de peste 1000°C, iar 99% din restul de 1%, se găsește la o temperatură de peste 100°C. Aceste elemente sugerează că interiorul Pământului reprezintă o sursă regenerabilă de energie care merită toată atenția și care trebuie exploatată într-o măsură cât mai mare.

Energia geotermală este utilizată la scară comercială, începând din jurul anilor 1920, când a început să fie utilizată în special căldura apelor geotermale, sau cea provenită din gheizere, pentru încălzirea locuințelor, sau a unor spații comerciale.

Din punct de vedere al potențialului termic, energia geotermală poate fi clasificată în două

categorii:

– Energie geotermală de potențial termic ridicat;

– Energie geotermală de potențial termic scăzut.

3.2.3.Energia geotermală de potențial termic ridicat

Acest tip de energie geotermală este caracterizată prin nivelul ridicat al temperaturilor la care este disponibilă și poate fi transformată direct în energie electrică sau termică. În figură 4 este prezentată o schemă de principiu a unei centrale electrice geotermale, iar în figură 5 este prezentată o asemenea centrală electrică geotermală

3.2.4.Energia geotermală de potențial termic scăzut

Acest tip de energie geotermală este caracterizată prin nivelul relativ scăzut al temperaturilor la care este disponibilă și poate fi utilizată numai pentru încălzire, fiind imposibilă conversia acesteia în energie electrică.

Energia geotermală de acest tip, este disponibilă chiar la suprafața scoarței terestre, fiind mult mai ușor de exploatat decât energia geotermală de potențial termic ridicat, ceea ce reprezintă un avantaj. Începând de la adâncimi foarte reduse, temperatura solului poate fi considerată relativ constantă pe durata întregului an:

– La 1m temperatura solului variază între 5…15°C;

– La 1,5…3m temperatura solului variază între 7…13°C;

– La 4,5m temperatura solului variază între 8…12°C;

– La 6…10m temperatura solului variază între 9…11°C;

– La 10…18m temperatura solului variază cu mai puțin de 1°C în jurul valorii de 10°C;

– La peste 18m temperatura solului este constantă, având valoarea de 10°C.

Exploatarea energiei geotermale de potențial termic scăzut necesită echipamente special concepute pentru ridicarea temperaturii până la un nivel care să permită încălzirea și/sau prepararea apei calde, ceea ce reprezintă un dezavantaj față de energia geotermală de potențial termic ridicat. Echipamentele menționate, poartă denumirea de pompe de căldură și au același principiu de funcționare ca al mașinilor frigorifice, funcționând cu energie electrică

Utilizarea energiei geotermale este posibilă doar în anumite condiții și anume:

Din considerente economice sursa geotermală trebuie să fie accesibilă prin foraje până la 3km și doar în condiții favorabile se poate exploata de la adâncimii de până la 7 km.

Sursa geotermală trebuie să aibă un potențial suficient de ridicat pentru a se putea exploata în condiții avantajoase.

Distanța până la care poate fi transportată căldura prin intermediul agentului termic este limitată în consecință consumatorii trebuie să fie amplasați în apropierea surselor geotermale.

Avantajele energiei geotermale sunt următoarele:

Este o sursă locală de energie primară care poate reduce consumul de combustibili fosili.

Are un impact pozitiv asupra mediului înconjurător prin înlocuirea unor combustibili puternic poluanți cum ar fi cărbunele.

În comparație cu alte forme de energie regenerabilă (eoliană, solară) poate fi exploatată în mod continuu indiferent de condițiile atmosferice.

Nu necesită instalații de stocare.

Principalele dezavantaje ale energiei geotermale sunt:

Prin reducerea presiunii în sol cauzată de extragerea apei sau a aburului crește riscul seismic.

Poluarea aerului cu gaze rezultate din exploatarea aburului.

Poluarea apei cu diferite substanțe reziduale ale apei extrase.

3.3. Hidroenergia

De sute de ani, oamenii au folosit apa pentru a obține energie. În dorința de a găsi noi surse de energie pentru a înlocui combustibilii fosili (cărbunele, petrolul și gazele naturale), ei și-au îndreptat atenția câtre mai multe moduri de a folosii resursele înconjurătoare.

Încă din anul 300 i. e.n, morile de apă au fost folosite de greci și romani pentru a zdrobi, a măcina și iriga. Primele roți de apă de la mori au folosit pur și simplu cursul apei (căderea apei) unui râu pentru a le învârti. Dar în curând a fost clar că mult mai multă energie putea fi produsă dacă apa curgea din partea de sus a roții și dacă ea cădea de la o distanță considerabilă.

Prin sec al XIX lea, roata Pelton, turbina Koplan și alte dispozitive au fost modificate pentru a corespunde unor debite și căderi diferite ale apei.

Descoperirea electricității a deschis noi posibilități pentru folosirea energiei apei. Turbinele au putut fi pur și simplu atașate generatoarelor de electricitate pentru a produce fluxuri constante și de încredere.

3.3.1.Producerea propriu-zisă a energiei hidroelectrice

Când apa curge la vale, ea câștiga energie motrică (energie cinetica) și o eliberează prin căldură când cursul trece peste pietre și pe cursul apei.

Dar de unde vine această energie ? De la soare.

Soarele evaporă apa din oceane, lacuri și râuri și duce vaporii de apă sus în atmosferă. Vaporii se răcesc și se condensează, și apoi cad pe pământ sub formă de ploaie și zăpadă, alimentând curenții de apă din amonte.

Hidroenergia, numita si puterea hidraulica sau puterea apei, este puterea provenita din forta sau energia apei in miscare,extrasa prin intermediul unor generatori electrici, care poate fi valorificata in scopuri ecologice utile.Inainte de disponibilitatea pe scara larga pentru producerea energiei electrice comerciale, hidroenergia a fost utilizata pentru irigatii si pentru functionarea diverselor utilaje ca morile de apa,masinile textile,macaralele de andocare si ascensoarele interne.

Fig.2. Obtinerea hidroenergiei

Hidroenergia se manifesta prin forta apei pe albia si bancile unui rau, fiind deosebit de puternica atunci cand acesta se afla in revarsare.Din aceasta forta rezulta indepartarea sedimentelor si a altor materiale din albia si malurile raului,cauzand eroziune si alte modificari.

Energia hidroelectrica este cu siguranta cea mai raspandita si cea mai matura aplicatie a energiei regenerabile. 22% din productia mondiala de energie provine de la hidrocentrale, multe dintre ele sunt hidrocentrale de putere mica (SHP) care produc mai putin de 10 MW; sunt mai mult de 17400 de astfel de hidrocentrale in Europa

Cea mai mare de pe glob este hidrocentrala Three Gorges, pe raul Yangtze (al treilea cel mai lung fluviu din lume). Exceptand cateva tari abundente in energie hidroelectrica, aceasta sursa este in general aplicata unde cererea este ridicata, deoarece este usor de oprit si de repornit.De asemenea,ofera un mijloc de stocare a energiei de inalta capacitate,insa la pret redus, cunoscut ca "stocarea pompata."

Spre deosebire de arderea combustibililor fosili, hidroenergia nu produce dioxid de carbon sau alte emisii de gaze nocive si, de aceea, nu este un factor care sa contribuie la incalzirea globala.

Puterea unei hidrocentrale este determinata de debitul de apa, de diferenta de nivel si de randamentul hidraulic si cel al echipamentului.Hidrocentralele moderne au un randament ridicat prin intermediul turbinelor si generatoarelor ce pot realiza un randament de pana la 90 %.

3.3.2.Principalele elemente ale unei amenajări hidroelectrice

Printre principalele elemente ale unei amenajări hidroelectrice se numără barajele, priza de apă, aducțiunile de apă, turbinele hidraulice etc. În continuare, sunt discutate pe scurt rolul fiecărui element în cadrul amenajării hidroelectrice.

a. Barajele

Barajul are rolul de a crea o parte din cădere prin ridicarea nivelului în bieful superior. Barajele sunt foarte diferite, atât ca înălțime, cât și ca materiale folosite și mod de execuție, elemente care sunt în foarte mare măsură determinate de natura terenului, de fundație, condițiile tehnice și economice.

b. Priza de apă

Priza de apă are rolul de captare a apei din baraje. Ea se prevede cu un grătar pentru reținerea unor corpuri mari în suspensie, care, în caz contrar, ar putea bloca vana aflată la câțiva zeci de metri în spatele grătarului. Spațiul dintre grătare și vană se constituie într-o cameră de decantare unde are loc reținerea aluviunilor, evacuarea acestora făcându-se cu un curent transversal de apă.

Pentru evitarea blocării prizelor, ca urmare a reținerii de către grătar a unor corpuri solide, se prevăd instalații mecanice de curățire. De asemenea, pentru a evita blocarea prizei ca urmare a înghețului, se pot prevedea instalații electrice de încălzire a barelor metalice din componența grătarului.

c. Aducțiunea de apă

Aceasta are rolul de a asigura circulația apei între locul de captare (priza de apă) și centrala electrică propriu-zisă.

Pentru centralele hidroelectrice la baraj, aducțiunea de apă este foarte scurtă și este formată numai dintr-o conductă forjată care face legătura dintre priza de apă și turbinele hidraulice din centrala electrică propriu-zisă.

Pentru centralele hidroelectrice în derivație, aducțiunea cuprinde trei elemente:

-canalul de aducțiune;

-camera de încărcare sau castelul de echilibru;

-conductele formate.

d. Turbine hidraulice

Rolul turbinelor hidraulice este acela de producere a energiei electrice. Principalele tipuri de turbine hidraulice folosite în centralele hidroelectrice in functie de rolul lor pot fi grupate în două categorii:

-turbine cu acțiune;

-turbine cu reacțiune.

Alegerea turbinelor se face funcție de cădere și de puterea necesară, de domeniul de folosire și sunt caracterizate de turația specifică sau rapiditate, R.

Randamentul turbinelor (de exemplu: turbine de tip Francis) este ridicat, depășind 90 %. La noi în țară, astfel de turbine se găsesc montate la centrala hidroelectrică de la Bicaz (50 MW, cădere 145 m) și Argeș (55 MW, cădere 324 m).

În centralele hidroelectrice sunt folosite generatoare sincrone (hidrogeneratoare) care sunt în funcție de tipul turbinei folosite. Construcția lor este deosebită de a turbogeneratoarelor și, datorită faptului că cel mai adesea axul este vertical, turațiile sunt mici (70-750 rot./min), au mai multe perechi de poli (aparenți) și sunt răcite cu aer. Diametrele statorului generatorului sunt astfel alese încât să permită montarea și demontarea rotorului turbinei hidraulice (la grupurile cu ax vertical).

3.4. Energia solară

Sursele de energie solară au fost considerate, chiar de ceva timp că fiind cele mai bune, imediat profitabile optiuni pentru majoritatea oamenilor de pe Pământ, prin asigurarea energiei pentru diferite instalații.

Soarele este, de departe cea mai importantă sursă de energie pentru noi. El încălzeste atmosfera pământului, vaporizează apa din oceane, directioneaza norii rezultati prin curenti de aer, denumite și vanturi spre continente, acolo unde își dovedesc utilitatea determinând ploile și mentinand debitele raurilor. Această este o modalitate directa de a folosi această energie și face parte din procesele fiziologice ce au loc pe Pământ de milioane de ani. Insa Soarele poate face "un pic" mai mult: ar putea să asigure intreaga cantitate de energie de care are nevoie o societate industrială moderna, la scara mondiala pentru un viitor indefinit; ceea ce nu poate face o sursă de energie obișnuită. Acestea s-ar putea intampla cu usurinta fara poluare sau batai de cap în privinta resurselor naturale epuizabile. Multi oameni insa nu sunt convinși de acest lucru ei avand parerea că o astfel de investitie ar aduce pierderi și nu un profit negândit de mare.

În anii 1970 oamenii de știința americani erau cuprinsi de un entuziasm puternic gandind că ar putea schimba vechea tehnologie cu această noua, bazata pe energia asigurata de Soare. Această s-a intamplat după primele eșecuri în transportul și prelucrarea petrolului, care poluau foarte grav mediul. Astfel s-a ajuns la concluzia că această noua tehnologie ar trebui inițializată la viata de la sate, insa nu după mult timp această miscare cu tot cu entuziasmul s-au risipit. Motivele pentru această și pentru absenta utlizarii în ziua de astăzi a energiei solare pe scara largă, nusunt nici dificultati conceptuale nici tehnologice. Există insa persoane cu mare influenta asupra a astfel de lucruir care pur și simplu se tem de o trecere completa la utilizarea energiei solare.

O buna masura a suveranitatoii acestora este aceea că, chiar în ciuda importatntei capitale ale acestui fapt pentru societatea moderna, acest concept de a valorifica anergia a fost complet eliminat din planurile Statelor Unite, mai ales din perspectiva informarii opiniei publice ( cu exceptia planelor militare care au în perspectiva folosirea acestui nou tip, mai ales în cazul unei crize de petrol.) Daca s-ar fi inceput cu folosirea energiei în limite restranse, astăzi s-ar fi ajuns la un procent semnificativ ocupat de folosirea energiei solare din energia totală. Ideea principala era că pentru direcționarea energiei solare, lumina soarelui trebuia să fie concentrată. Aparate care puteau realiza acest lucru puteau fi făcute la un pret mic, chiar într-o productie mare, încă din anii 1970. Nu a fost să fie așa.

Au fost și încă sunt probleme asociate cu progresul solar, unele reale altele scornite. Una dintre acestea ar fi că soarele nu straluceste intotdeauna nici măcar în California, insa sunt destule solutii pentru a remedia problema această – această face parte din problemele serioase; una dintre cele inventate de unii sceptici, ar fi de exemplu prăbușirea instalațiilor, această determinând un pericol chiar mai mare decat fuziunea nucleara; insa ideea de periculozitate nu poate fi contrazisa în totalitate.

Toate acestea au fost mai intai amintite într-o lucrare publicate la inceputul anului 1983 numita "Cea mai lunga oda a Soarelui", în prima dintre cele trei volume- manuscrise, din care numai puține parti pot fi incluse aici.

Unele aspecte ale energiei solare constituie o problema pentru unii și chiar o oportunitate pentru alții. Pentru simplul fapt că soarele straluceste deasupra fiecarui acoperis, acesta poate fi un exemplu de avantaj pentru oamenii de rând și pentru folosirea enrgiei solare la nivel individual nu numai în marile companii dotate cu echipamente speciale de captre și prelucrare a razelor solare, echipamente ce ar fi etalate pe suprafete mari de teren. Avantejele sunt multiple: un profit crescut considerabil, o stare de sanatâte mai buna a oamenilor determinata de lipsa poluarii, sau daca nu, măcar de diminuarea ei.

Folsorea acestei energii se poate începe prin atingerea unor scopuri simple, apoi la trecerea la obiectiva mai avansate.

Producția ieftină a lentilelor de concentrare, și folosirea lor sub acoperisuri de sticlă constituie miezul primelor încercări. Există pasaje din diferite lucrări publicate în anii 1977-1980, care descriu avantajele principale ale folosirii lentilelor sub paravane de sticlă, sau a lentilelor cu forma de diamant.

În momentul de fata, la nivel mondial, principala resursă energetica (aproximativ 70 %) o constituie combustibilii: carbune, petrol, gaz, lemn, reziduuri combustibile. O altă parte este reprezentata de energia produsa în hidrocentrale și în centralele nucleare. Din total energie consumată, aproximativ o treime este utilizata sub diverse forme pentru încălzirea locuintelor și pentru producerea de apa calda menajera.

La ritmul actual de creștere a populației și al dezvoltarii tehnologice, este vizibil că nevoia de resurse energetice ieftine și utilizabile pe scara largă crește foarte mult. Începe totodata să se vada foarte clar faptul că utilizarea resurselor clasice prezintă anumite efecte negative (emisiile de noxe, riscuri de accidente, efectul de sera, dependenta de resurse și retele comune) și, cel mai important, resursele clasice devin tot mai costisitoare, atingand în fiecare an noi recorduri de pret. Este, prin urmare, nu numai interesant ci chiar obligatoriu să gasim și să promovam noi tehnologii privind utilizarea resurselor energetice neconventionale (solară, eoliana, geotermala etc). Energia astfel obtinuta prezintă o intreaga serie de avantaje în raport cu cea obtinuta din surse traditionale:

-este gratuita

– este în totalitate ecologică, nu emite noxe, nu produce reziduri;

– este practic inepuizabila;

– nu implica instalații de prelucrare sau transport a resurselor, inainte de utilizare.

Nimeni nu poate ignoră un astfel de domeniu fiind prezenta pe piata cu o gama completa de panouri solare și accesoriile aferente, pentru producerea apei calde menajere și aport la încălzire.

Principiul de functionare se bazeaza pe conversia radiației solare în căldură și utilizarea acesteia pentru încălzirea apei. Apa calda obtinuta poate fi utilizata că atare, sub forma de apa calda menajera sau că agent termic primar pentru prepararea apei calde menajere într-un acumulator. În unele cazuri se poate utiliza și că agent termic pentru încălzire.

3.4.1.Sursă de căldură

Marele avantaj al utilizării panourilor solare este că se foloseste drept sursă de energie soarele. Reactiile termonucleare care au loc în interiorul acestuia generează o imensa cantitate de energie care este livrată în toate direcțiile, în Sistemul Solar. Distanta fata de soare face că, din această energie, Pământul să beneficieze la nivelul superior al atmosferei exterioare, de o putere radianta echivalenta cu aproximativ 1400 W / m2. La trecerea prin atmosfera intensitatea radiației se diminueaza (prin absorbtie la nivelul particulelor de aer, apa, corpuri solide, prin reflexie și / sau prin difuzie), astfel încăt la nivelul scoartei terestre putem conta pe aproximativ 1000 W / m2. În mod normal această radiație este absorbita de scoarta terestra, transformata în căldură, rezultatul fiind printre altele și încălzirea atmosferei pământului.

Mare parte din această căldură se pierde, prin atmosfera, în exterior. Ideea utilizării panourilor solare consta în recuperarea acestei radiații și transformarea ei în căldură utilizabila în instalații domestice (cea mai raspandita utilizare fiind obținerea apei calde menajere).

Pe scurt, despre energia solară

Energie solară reprezintă o sursă de energie reinnoibila care este direct produsa prin lumina și radiația solară. Mai exact, este energia radianta produsa în Soare că rezultat al reactiilor de fuziune nucleara. Ea este transmisa pe Pamânt prin spatiu în cuante de energie numite fotoni, care interactioneaza cu atmosfera și suprafața Pamântului.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pamânt depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de ora, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, de cantitatea de energie solară care poate fi absorbita depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe. Utilizarea acestui tip de energie apare din timpurile istoriei că prezenta în viata oamenilor sub diferite forme: arma, curiozitate sau utilizare efectiva. Astfel, în secolul al III-lea i.H., matematicianul grec Arhimede a aparat cetatea Siracuza (Sicilia) de atacuri cu ajutorul unor oglinzi uriase care orientau fasciculele de lumina focalizata spre navele inamice, incendiindu-le. În 1767, apare și termenul de energie termo-solară, când omul de știința elevetian Horace de Saussure a inventat “cutia fierbinte”, de fapt, cel dintâi colector solar. În 1830 astrologul Sir John Hershel utilizeaza “cutia fierbinte” pentru a gati în timpul unei expeditii în sudul Africii, iar 60 de ani mai t`rziu, în 1891, această este folosita iar când are loc patentarea primului sistem comercial de încălzire a apei de catre Clarence Kemp.

Dintre toate sursele de energie care intra în categoria surse ecologice și regenerabile, energia solară se remarca prin instalațiile simple care necesita costuri reduse pentru producerea unor temperaturi de aroximativ 100°C, temperatura folosita pentru încălzirea apei, fiind cu peste 40 grade peste temperatura mediului ambiant, de aceea se pot folosi la încălzirea apei menajere sau a cladirilor. Tehnologia echipamentului pentru instalațiile solare de încălzire a cladirilor este deja destul de bine pusă la punct în țări precum Japonia, SUA, Australia, Israel, Rusia, Franta, Canada și Germania.

Poate cel mai evident avantaj al energiei solare este acela că utilizarea ei de a nu produce poluarea mediului inconjurator, fiind astfel o sursă de energie curata. Captarea directa a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directa a razelor solare. Energia, odata captata, este folosita în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. |n procesele termice, energia solară este folosita pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este inmagazinat sau distribuit. |n procesele fotovoltaice, energia solară este transformata direct în energie electrica, fara a folosi dispozitive mecanice intermediare. |n procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care capteaza razele solare într-un receptor, unde căldură solară este transferata într-un fluid care pune în functiune un sistem de conversie a energiei electrice conventionale.

Practic, energia solară poate fi folosita să:

– genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice)

– genereze electricitate prin centrale electrice termale

– genereze electricitate prin turnuri solare

– încălzeasca blocuri, direct

– încălzeasca blocuri, prin pompe de căldură

– încălzeasca blocuri, prin cuptoare solare

Specialistii în domeniu spun că energia solară nu are niciun dezavantaj, deoarece instalațiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere. Instalatiile solare sunt de doua tipuri: termice și fotovoltaice. Instalatiile termice ajuta la economisirea gazului metan, în proportie de aproximativ 75% pe an. Iar instalațiile fotovoltaice produc energie electrica gratis (cu lumina soarelui).

Panourile solare fotovoltaice produc energie electrica 4 ore/zi (calculul minim se face în functie de orele de lumina din anotimpul de iarna). Ziua, timp de patru ore, (iarna 1,5 ore) aceste panouri solare produc energie electrica și, în acelasi timp, inmagazineaza energie în baterii, care este folosita de-a lungul noptii, la casele izolate, fara legatura la reteaua electrica nationala.

Daca am exploata la maximum intregul potential solar din Rom`nia am putea substitui în această forma aproximativ 50% din volumul de apa calda menajera sau 15% din cota de energie termica pentru încălzirea curenta.

3.4.2.Captarea energiei solare – Domenii de utilizare

– Utilizări directe în industrie și agricultura           

– cuptoare solare

– uscatorii solare

– încălzitoare solare

– distilerii solare

– desalinizarea apei de mare

– Utilizări indirecte în industrie și agricultura         

– transformarea în energie mecanica

– transformarea în energie electrica

– Utilizări casnice          

– climatizare de iarna și vara

– apa calda menajera

– frigidere solare

– sobe de gătit solare

– Utilizări cosmice         

3.4.3.Radiația Solara

Primele inregistrari de radiație X solară s-au facut la 6 august 1948, la bordul unei rachete V-2 ce s-a ridicat la peste 100km. Mai mult de 10 ani Laboratorul National de Cercetari al Statelor Unite (NRL) ramane singurul implicat în astfel de cercetari. Rezultatele acestor masuratori cu rachetele au stabilit doua lucruri importante : că Soarele este o sursă puternica de radiație X și că intensitatea emisiei X solare este legata de activitatea solară.Prima confirmare directa a localizarii surselor de radiație X în coroana solară, deasupra regiunilor active, a fost obtinuta în timpul eclipsei totale de Soare din octombrie 1958.

În 1960, odata cu obținerea primei imagini a Soarelui în radiație X cu regiunile active solare. Lucrările teoretice ale lui Elwert din anii 1950 prezintă în paralel cu observatiile, uneori anticipand chiar, caracteristicile emisiei X a coroanei neperturbate și a condensarilor coronale mai dense și mai fierbinti. Inregistrarea unor perturbatii bruste în ionosfera terestra, concomitente cu eruptiile solare puternice, a indreptat atentia cercetatorilor asupra emisiilor X asociate eruptiilor solare. S-a gasit că radiația X dura crește în timpul eruptiilor de cateva ori, rezultat confirmat , ulterior, de masuratorile făcute cu satelitii artificiali.

A urmat apoi deceniul 7, cu primele imagini în radiație X obtinute cu telescoape cu incidenta razanta. Instrumentele pentru detectie s-au perfectionatcontinuu, s-au masurat liniile spectrale X, polarizarea radiației. Misiuni spatiale lansate ulterior pentru studii ale radiației electro-magnetice solare (Skylab, în 1973-1974 și Misiunea Soarelui Maxim, în 1979-1980) au adus un bogat material și în domeniul radiației X.

Soarele este cea mai puternica sursă observata de radiație X intre 0,5-10keV, cu cel putin trei ordine de marime mai stralucitoare decat Sco X-1.

Studiul radiației X solare prezintă interes pentru astronomia în radiație X din mai multe motive. În primul rând, fiind steaua cea mai apropiata de Pământ, Soarele permite studiul detaliat al fenomenelor din atmosfera să, în scopul elucidarii naturii proceselor fizice nestationare ce au loc aici. Pentru Soare sunt posibile observatii concomitente în radiație X, în UV, în lumina integrala, în domeniul radio precum și inregistrari de campuri magnetice solare și particule solare în spatiul interplanetar. Un material atât de bogat este imposibil de obtinut pentru o altă sursă cosmica de radiație X.

Datele observationale solare obtinute în radiație X au revolutionat complet cunostiintele asupra coroanei solare și coroanelor stelare în general. Daca pana nu demult, coroana solară era considerata o structura spațială relativ omogena, încălzita prin disiparea undelor acustice din zona convectiva, astăzi se stie că în coroana sunt prezente o serie de structuri bine definite (bucle, arce) de temperaturi și presiuni diferite ce pot coexistă, câmpul magnetic constituind “izolatorul“necesar și probabil contribuind la încălzirea plasmei coronale. Soarele este singura sursă de radiație X pentru care au fost masurate liniile spectrale de origine termica într-un larg domeniu de conditii astro-fizice: densități electronice de 10 la puterea a VIII-a pana la 10 la puterea a XII-a /cm cubi și temperaturi de 10 la puterea a VI-a pana la 10 la puterea a VII-a K.

Soarele este o stea din secventa principala, de tip G2, de varsta medie aproximativ 4,5 miliarde de ani. Este una dintre stelele reprezentative pentru astrofizica și se evalueaza că va ramane în starea actuala încă vreo 5 miliarde de ani. Energia solară provine din reactiile termonucleare ce au loc în nucleul sau, unde la temperaturi de ordinul a 15×10 la puterea a VI-a K patru nuclee de hidrogen fuzioneaza pentru a produce un nucleu de heliu cu eliberarea unei energii de 25MeV=4×10 la puterea minus 12J. Comparând această energie cu luminozitatea Soarelui, 4×10 la puterea 26W, deducem că pe secunda au loc 10 la puterea 38 astfel de fuziuni ceea ce inseamna că 6,4×10 la puterea 11kg de hidrogen se transforma în heliu în fiecare secunda. În fiecare reactie, 0,7% din masa de repaus devine energie, deci 4,5 milioane tone de materie solară se transforma în energie în fiecare secunda. Transportul catre suprafața a acestei energii se produce prin fotoni care sufera în drumul lor o serie de absorbtii, reemisii, difuzii, pierzand continuu din energia lor initiala. Astfel fluxul de fotoni emisi din nucleul solar că radiație gama se transforma pe parcurs în radiație X, apoi în radiație ultravioleta (UV) și în final, în lumina vizibila emanata la suprafața astrului.

La 0,8-0,9 R, temperatura plasmei descrește destul de mult și electronii încep să se recombine cu protonii și particulele alfa formând atomi de hidrogen și heliu. Această face că opacitatea să crească brusc și transportul radiativ să cedeze locul convectiei. O dovada a existentei zonei convective de sub fotosfera o constituie granulatia și super-granulatia, observate în fotosfera. Turbulenta din zona convectiva joaca un rol deosebit în fizica solară; ea generează unde acustice, care se propaga prin fotosfera spre straturile superioare, asigurând echilibrul de presiune și energie al straturilor, iar interactiunea dintre mișcarea turbulenta și câmpul magnetic este una dintre cauzele care provoacă activitatea solară.

3.4.4.Utilizări ale energiei solare

Cele mai timpurii dovezi despre utilizarea energiei solare au fost atribuite lui Arhimede. Potrivit legendei, el a folosit mai multe oglinzi pentru a concentra energia soarelui asupra corabiilor romane care atacau Syracusa, dandu-le foc. Experimentele ulterioare implicau oglinzi care să concentreze radiația solară, astfel încăt metalele erau topite. Și alte experimente similare au avut loc.

Posibilitatiile de folosire a energiei solare se clasifica în trei categorii : procesul termic, procesul fotochimic și procesul fotoelectric. În procesul termic, energia radianta este absorbita drept căldură de un receptor sau o substanta de recetionare care apoi este succedata de o creștere de temperatura, vaporizare, sau alte procese care implica absorbția caldurii. Procesele fotochimice sunt acele procese în care energia luminoasa cauzează un proces chimic, iar cel fotoelectric implica o conversie directa a radiației solare în energie electrica. Cel mai utilizat proces de folosire a energiei solare este procesul termic. Acesta implica încălzirea caselor, refrigerare, gatire, încălzirea apei și folosirea furnalelor solare pentru diferite studii experimentale.

Radiația solară mai are numeroase utilitati. Astfel, pe langa rolul foarte important pe care l-am amintit mai sus, acela de a încălzi apa sau de a topi metalele, energia solară mai poate fi folosita și pentru producerea de energie. Aparatele care convertesc energia solară în energie electrica se numesc panouri solare. Pe aceste panouri solare se afla niste baterii solare sau fotocelule. Bateriile solare sunt niste instrumente electronice care utilizeaza fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Într-o fotocelula se generează o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru că bateria solară să se poata folosi că sursă de energie. Fotocelulele sunt niste placi subtiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au rândamentul mai scazut, dar sunt functionale și la temperaturi ridicate și au avantajul că sunt mai ieftine. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a satelitiilor, mai expusi radiației solare deoarece în spatiul cosmic nu există strat de ozon care să reduca cantitatea de radiație solară, așa cum se intampla pe Pământ. Cei mai multi sateliti artificiali functioneaza cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor și a majoritatii ceasurilor cu quartz.

Energia solară poate fi folosita de masini, că o alternativa la combustibilii fosili, deoarece energia solară este o sursă de energie relativ ieftină, în comparatie cu combustibilii fosili, și pe deasupra are avantajul că este și mai putin poluanta, astfel se evita distrugerea stratului de ozon.

Drept urmare, englezii au facut și ei un experiment. Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Manecii avand o singura sursă de energie și anume radiația solară. Panourile solare care ii acopereau aripile generau suficient curent electric pentru a roti elicea cu turatie corespunzatoare.

Avantajele energiei solare sunt nenumarate, spre deosebire de dezavantaje, care sunt costurile panourilor solare și mai precis a pilelor fotoelectrice.

Astfel, în locurile mai greu accesibile, se utilizeaza pilele fotoelectrice pentru furnizarea curentului electric în gospodarii. O parte din energia solară captata în timpul zilei este încărcata în niste acumulatori, astfel că energia electrica nu se intrerupe odata cu lasarea serii, cand razele solare nu mai ajung pe Pământ datorita alternantei zi-noapte.

Bateriile soalare mai au avantajul că ofera o siguranta mare. Odata ce sunt montate, ele nu prea necesita revizie tehnica deoarece nu există nimic mecanic în componenta lor, și astfel nu există nici forte de frecare care să uzeze metalele. În Marea Britanie și în alte parti ale lumii se utilizeaza bateriile solare pentru farurile fara personal. Aceste faruri folosesc acelasi principiu și sunt de incredere.

Încă din anii 60’ satelitii artificiali care graviteaza în jurul pământului sunt alimentati de panouri solare.

Încălzirea cu ajutorul radiației solare este primul pas în utilizarea energiei solare pe scara largă. Urmatorul pas este proiectul inginerului american Peter Glaser. Acesta consta în utilizarea unor panouri solare în spatiu pentru captarea energei solare iar curentul electric să fie trimis pe Pământ cu ajutorul microundelor. Avantajul acestui sistem este că aceste panouri ar folosi toata radiația solară furnizata de soare iar dezavantajul ar fi că microundele care transporta energia eletrica pe Pământ ar ucide orice fiinta vie care s-ar intersecta cu raza de microunde.

Atât timp cat mai există combustibilii fosili, folosirea energiei solare este limitata deoarece panourile solare necesare captarii energiei solare ocupa un spatiu destul de intins în comparatie cu echipamentele care folosesc energie electrica furnizata de combustibilii fosili.

3.5. Energia eoliană

Vântul este mișcarea aerului datorată maselor de aer cu temperaturi diferite. Temperaturile diferite sunt cauzate de masele de apă și pământ care absorb diferit căldura soarelui. La scară globală mișcările masive de aer sunt cauzate de diferența de temperatură intre pământul de la ecuator și cel apropiat de poli.

Deoarece vântul va bate cât timp soarele va incalzi Pământul este o sursa de energie regenerabilă, ce este exploatată in prezent pentru a produce electricitate.

Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La sfârsitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawati oră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulatie a mărfurilor de 40 miliarde euro si lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.

Turbinele eoliene curente funcționează pe același principiu ca și morile de vânt din antichitate.

O turbină eoliană este un dispozitiv ce transformă mișcarea kinetică a palelor unei elice in energie mecanică. Dacă această energie mecanică este apoi transformată in electricitate avem de-a face cu un generator alimentat cu vânt/convertor de energie eoliană. Termenul care s-a improprietărit insă este “turbina eoliană”

Impropriu denumite, centralele eoliene sunt, ferme de turbine eoliene, ce sunt conectate la reteaua de distribuție a curentului. In componenta unei centrale eoliene nu intră doar turbinele ci și redresoare de curent, transformatoarele și corectoare ale factorului de putere al curentului. In amplasarea centralelor eoliene se ține cont de valoarea vantului in zona, prețul terenului, impactul vizual și asupra structurilor din vecinătate și apropierea de rețeaua de distribuție a curentului.

3.5.1.Diagrama care descrie părțile componente ale unei turbine.

Compunerea sistemului:

1. Pale

– Forma și concepția lor este esențială pentru a asigura forța de rotatie necesară. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.

2. Nacela

– Conține generatorul electric asigurând și o protecție mecanică

3. Pilon

– Asigură strucura de susținere și rezistență a ansamblului superior.

4. Fundație

– Asigură rezistența mecanică a generatorului eolian.

Sistemul se bazează pe un principiu simplu. Vântul pune in mișcare palele care la randul lor acționează generatorul electric. Sistemul mecanic are in componența și un multiplicator de viteză care acționeză direct axul central al generatorului electric.

Curentul electric obținut este, fie transmis spre imagazinare in baterii și folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC in cazul turbinelor de mică capacitate , fie livrat direct rețelei de curent alternativ ( AC) spre distribuitori.[3]

3.5.2.Tipuri de turbine eoliene

Turbine cu axa orizontală – rotorul și generatorul de curent sunt poziționate in vârful turnului și trebuie aliniate pe direcția vântului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul unei aripioare, iar cele mari folosesc senzori și servomotoare pentru a se alinia pe direcția vântului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontală au și o cutie de viteze care transformă miscarea de rotație lentă a palelor intr-una mai rapidă, necesară pentru a crește eficiența generatorului de curent.

Deoarece turnul produce turbulențe aerodinamice in urma sa rotorul turbinei este poziționat in față. Palele turbinei sunt rezistente pentru a nu fi indoite și impinse in turnul pe care sunt instalate de vanturile puternice. In plus palele sunt departate de turn si usor inclinate.

Exista si turbine cu axa orizontale cu rotorul plasat in spatele turnului. Astfel de turbine au avantajul ca palele elicei se pot indoi, reducand suprafata care se opune vantului la viteze mari si nici nu trebuie orientate in directia vantului, acest lucru facandu-se automat datorita constructiei. Din cauza turbulentelor insa majoritatea turbinelor cu axa orizontala au rotorul plasat in fata turnului.

Turbine cu axa verticala – generatorul si toate componentele mai sofisticate sunt plasate la baza turnului, usurand astfel instalarea si mentenanta. Principalele tipuri sunt: Darrieus, Gorlov, Giromill si Savonius.

In functie de locatia turbinelor ele poti fi categorisite in turbine de tarm si turbine plasate in largul marilor si oceanelor.

Turbinele eoliene au doua destinatii majore: includerea intr-o centrala eoliana sau furnizarea de energie locuintelor izolate. In cazul din urma turbinele eoliene sunt folosite impreuna cu panourile solare si baterii pentru a furniza constant electricitate in zilele inorate sau senine fara vant.

La eficienta unei turbine contribuie dimensiunea palelor si tipul convertorului din miscare axiala in electricitate. Turbinele eoliene mai sunt denumite si generatoare de vant,convertor de energie eoliana (wind energy converter – WEC) sau wind power unit (WPU).

Puterea generata de o turbina eoliana este direct proportionala cu densitatea aerului, aria acoperita de o miscarea completa a paletelor rotorului si patratul vitezei vantului. Vantul care trece prin palele elicei este incetinit si imprastiat. In aceste conditii eficienta maxima obtinuta de o turbina eoliana este de 59%, valoare peste care vantul se intoarce in palele turbinei.

Majoritatea turbinelor eoliene moderne sunt de tipul Horizontal-axis wind turbines (HAWT), adica axa de rotatie e rotorului este orizontala, acesta fiind plasat in varful turnului, cu palele elicei pozitionate la un unghi pozitiv, la o distanta sigura de turn, in fata vantului. Exista si turbine eoliene cu palele in spatele vantului, dar din motive de fiabilitate nu sunt folosite decat in cazuri speciale.

La inceput, turbinele eoliene erau destinate spatiilor largi, datoria dimensiunilor si zgomotului produs, fiind incompatibile cu zonele urbane. Intre timp, multe orase au un mare potential din punct de vedere al energiei eoliene.

Bil Becker, profesor la Universitatea din Illinois, crede ca are raspunsul la aceasta problema. Inventatorul a creat o aeroturbina compacta care poate fi montata pe acoperisul unei cladiri sau poate fi atasata altor structuri cum ar fi podurile.

Avantajele folosirii acestui sistem:

– nivelul foarte scazut al zgomotului si al vibratiilor

– nu dauneaza pasarilor

– functioneaza indiferent de directia vantului

– costuri de mentenanta reduse

Pentru a functiona eficient, aeroturbina trebuie instalata tinand seama de urmatoarele:

– viteza medie a vantului trebuie sa depaseasca 16 km/h

– inaltimea la care este instalata sa depaseasca 12 m.

Eolienele cu levitație magnetică nu au nevoie de vânt puternic și pot fi amplasate oriunde. Noua tehnologie permite producerea energiei eoliene chiar dacă viteza vântului scade până la numai 1,5 metri pe secundă. Turbina poate fi cumpărată și din România.

Imitând tehnologiile folosite de trenurile pe pernă magnetică, cercetătorii chinezi au brevetat în anul 2006 niște lagăre circulare cu magneți permanenți, care permit rotirea axului cu frecare extrem de redusă.

Cu ajutorul acestor lagăre, ca și la trenurile de mare viteză, cea mai mare parte a mișcării turbinei se desfășoară în timp ce ea este „suspendată” în aer.

Efectul reducerii frecării dintre piesele în mișcare mărește eficiența morii de vânt cu cel puțin 20%, pentru că energia nu se mai pierde prin fricțiune. În plus, turbina cu suspensie magnetică produce energie chiar și atunci când vântul bate mai încet, fiind suficientă o viteză echivalentă cu cea a curentului de aer produs datorită trecerii unui camion, de pildă.

3.5.3. Creșterea ponderii energiei eoliene în lume

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, și turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creștere în ultimii ani. În ultimii 10 ani, utilizarea energiei eoliene a consemnat un progres deosebit. Astfel, între 1995 – 2005, rata anuală de creștere a fost de cca 30%, conducând la o putere instalată totală nouă de 32.000 MW, adică dublu decât în domeniul energiei nucleare din aceeași perioadă.[2]

Majoritatea turbinelor produc energie peste 25 % din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.

În contextul actual, caracterizat de creșterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependenței de acești combustibili.

Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluție foarte bună la problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează și modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă.

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substante poluante si gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.

Nu se produc deseuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de deseuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substantial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalitătile negative inerente utilizării combustibililor clasici.

Principalele dezavantaje sunt resursa energetică relativ limitată, inconstanța datorită variației vitezei vântului și numărului redus de amplasamente posibile. Puține locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.

La început, un important dezavantaj al producției de energie eoliană a fost prețul destul de mare de producere a energiei și fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii 25 de ani, eficacitatea energetică s-a dublat, costul unui kWh produs scăzând de la 0,7 euro la circa 0,32 euro în prezent.[2]

Un alt dezavantaj este și "poluarea vizuală" – adică, au o apariție neplăcută – și de asemenea produc "poluare sonoră" (sunt prea gălăgioase). De asemenea, se afirmă că turbinele afectează mediul și ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări și necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.  Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o apariție atractivă stilizată, că mașinile omoară mai multe păsări pe an decât turbinele și că alte surse de energie, precum generarea de electricitate folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece creează poluare și duc la efectul de seră.

Un alt dezavantaj este riscul mare de distrugere în cazul furtunilor, dacă viteza vântului depășește limitele admise la proiectare.  Oricât de mare ar fi limita admisă, întotdeauna există posibilitatea ca ea să fie depășită.

3.6. Energia valurilor și a mareelor

Valurile pot produce energie, însă cea mai grea parte o reprezintă modalitatea prin care poate fi captată aceasta. Valurile pot acționa un generator prin mișcări verticale. Complexele tehnologice folosite pentru dezvoltarea energiei produse de valuri trebuie să reziste condițiilor neteorologice aspre și în aceași timp să poate genera energie din valurile mici.

Energia regenerabilă produsă de valuri va fi produsă într-un flux continuu, indifferent dacă va fi utilizată sau nu. Complexele tehnologice vor fi necesare în zonele unde sunt estimate valuri puternice.

Energia mareelor ​​este, de asemenea, regenerabilă. Ea nu produce poluare și nu are nevoie de combustibil.Construirea unui baraj pentru maree este foarte costisitoare și afectează o suprafață mare a mării. Aceasta funcționează numai atunci când apare fluxul și refluxul. Există câteva locuri propice construirii unui baraj pentru maree, dar din fericire au fost descoperite turbinele subacvatice despre care se presupune că ar fi mai bune decât barajele, din punct de vedere financiar și nu au un impact foarte mare asupra mediului înconjurător.

Exemplele studiate evidențiază diferite modalități de exploatare a energiei mărilor și oceanelor prin intermediul vapoarelor. Deși termenul de energie ne inspiră ideea de consum, exemplul personal al marinarului japonez în vârstă de 69 de ani, ne demonstrează că vaporul se întoarce la forța de propulsie a naturii, și anume valurile.

Valurile produse de vânt

În dinamica fluidelor, valurile de vânt sau mai exact valurile produse de vânt reprezintă suprafața valului care se întâlnește pe suprafața liberă a oceanelor, mărilor, lacurilor, râurilor și canalelor sau chiar a bălților mici sau ale iazurilor. După ce vântul încetează să sufle, valuri de vânt se numesc hulă. Acestea au fost generate în altă parte, sau de ceva timp în urmă.

Energia valurilor oceanice

Valurile reprezintă o puternică sursă de energie. Problema este aceea că nu este ușor de a o valorificași a o transforma în energie electrică în cantități mari.

3.6.1.Tehnologii folosite pentru energia valurilor oceanice

Constructorii utilizează multe metode pentru proiectarea echipamentelor destinate exploatării energiei valurilor. Aceste echipamente se pot clasifica fie în funcție de locul de amplasare și adâncimea la care sunt proiectate să funcționeze, adică de-a lungul țărmului, lângă țărm și în larg, fie în funcție de metoda utilizată pentru captarea energiei valurilor. Cu toate acestea, fiecare se află într-un stadiu de dezvoltare incipient pentru a prezice care tehnologia sau combinație de tehnologii ar fi cea mai răspândită în comercializare în viitor.

Coloanele de apă oscilante (CAO)

Acestea sunt structuri găurite, parțial imersate, care sunt deschise către mare sub suprafața apei, astfel încât conțin aer prins deasupra unei coloane de apă. Valurile determină ridicarea și coborârea coloanei, acționând ca un piston, comprimând și decomprimând aerul. Acest aer este canalizat către o turbină cu aer pentru a produce energie. Când sunt corespunzator proiectate pentru starea dominantă a mării, CAO pot fi reglate pentru perioada valului incident, în scopul de a rintra în rezonanță. Astfel, CAO pot fi realmente eficiente și pot prezenta caracteristici de puncte de absorbție. Un caz particular din acesta categorie este CAO portant, care este un CAO flotant. Printre dispozitivele propuse în prezent se numără Sperboy, MRC și Backward Bent duct type OE Buoy.

Energia anuală estimată a fi produsă este de 1,973 MWh/yr. În cazul în care acem un sistem cu unități multiple producția de energie va ajunge la 300.000 MWh/yr, iar costul estimat al curentului electric ar ajunge la 0.10$ kWh.

Acest prototip al coloanei de apă oscilantă este în curs de dezvoltare în portul Kembla din Australia și un proiect viitor este implementat în Rhode Island.

Atenuatoare

Atenuatoarele sunt structuri plutitoare formate din multisegmente lungi de orientate paralel cu frontul valului. Diferitele înălțimi ale valurilor pe lungimea dispozitivelor cauzează flexiunea acolo unde segmentele sunt conectate, iar această conexiune este conectată la o pompă hidraulică sau la alți convertizatori. Prototipul are o lungime maximă de 40 de metrii și a fost testat pe coasta Irlandei în 1996. Un concept similar a fost utilizat de Pelamis în 2004, care a devenit primul echipaament al valurilor din lume care generază electricitate folosind energia valurilor.

Demonstrația din anul 2004 a unui prototip cu o capacitate de 750 kW a fost testat pentru 1000 ore și a constituit un real success. Aceasta a fost urmată de o primă comandă în 2005 a companiei portugheze Enesis S.A.

În anul 2006 Pelamis a construit 3 astfel de echipamente pe care le-a poziționat doar la 5 km de coasta nordică a Portugaliei.

Puncte de absorbtie axial simetrice

Acestea reprezintă o structură flotantă care absoarbe energia valurilor în toate direcțiile, în virutea mișcării sale la sau lângă suprafața apei. Are dimensiuni mici comparativ cu lungimea tipică a valului, de ordinul a câtorva metri. Proprietatea punctelor de absorbție axial simetrice este aceea de a absorbi energia din zone ale mării mai mari decât dimensiunile echipamentului. Prin referire la efectul similar ale undelor radio, fenomenul se mai numește și efect de antenă. Tipurile portante spre exemplu, functionează ca puncte de absorbție. în mod tipic, dar nu necesar aceste dispozitive portante sunt axial simetrice. Ca exemple se pot da Wavebob, OPT PowerBuoyși Aquabuoy.

Acestea sunt colectori plasati lângă suprafața, fixați pe un braț pivotant amplasat lângă patul mării. Brațul oscilează ca un pendul invers, datorită mișcării particulelor de apă în valuri. Exemple prezente din aceasta categorie sunt Waveroller complet submersat și Oyster la suprafață. Un echipament mai vechi din acest tip, Pendulul japonez, avea clapeta cuplată lângă suprafața, atârnând în jos, introdusă în structura de cheson.

Pe lângă lipsa de credibilitate, datorată defecțiunilor survenite, principalul motiv al lipsei de investiții în energia valurilor este cel al costurilor capitale foarte mari, necesare în special în etapele inițiale ale dezvoltării tehnologiei. Deși domeniul energiei eoliene constituie un exemplu prin care s-a demonstrat că subvenționarea inițială a tehnologiei poate conduce la dezvoltarea rapidă a unei industrii durabile, domeniul energiei valurilor se caracterizează printr-o dezvoltare lentă.

Carbon Trust (2006) a publicat recent un set de valori (respectiv, estimarea costurilor energiei; cuantumul investițiilor capitale; termenele preconizate pentru realizarea nivelurilor de putere instalată și reducerile corespunzătoare ale costurilor capitale, având în vedere dezvoltarea tehnologiei). Pentru aceasta s-a considerat un scenariu optimist și unul pesimist folosind date de plecare diferite. Scenariul optimist arată că valoarea de 12.75 c€/kWh (8.5 p/kWh) ar putea fi atinsă după instalarea primilor 250 MW, în timp ce în scenariul pesimist această valoare s-ar realiza în jurul valorii de 5 MW instalați. Cel mai atractiv domeniu de costuri este cel de la 7.5 €/kWh la 9.0 c€/kWh (adică valori comparabile cu costurile energiei eoliene în etapa în care aceasta reprezintă un sector industrial durabil în Europa). Acest domeniu de costuri ar putea fi atins după instalarea a 3 – 12 MW, corespunzator scenariilor optimiste, respectiv pesimiste. În al treilea scenariu alternativ, după instalarea primilor 50 MW s-ar putea realiza o scădere substanțiala a costurilor inițiale, de la 33-38 c€/kWh la 15 c€/kWh. În aceste condiții, după instalarea a 400 MW s-ar putea atinge valori de 9 c€/kWh, iar, după instalarea a 10 MW s-ar putea atinge valori de 3,75 c€/kWh. Energia produsă din valuri va fi mai scumpă până la realizarea instalării a câtorva sute de MW.

Interacțiunile tehnologiilor pentru energia valurilor cu mediul sunt limitate, cu condiția ca alegerea amplasamentului să se facă cu prudență și controlat mai ales în amplasamentele sensibile (cu risc). Zgomotul poate fi o interacțiune negativă în zonele populate de cetacee, dar nu există încă dovezi în acest sens și ca urmare necesită studii suplimentare. Alte efecte care se manifestă sunt cele rezultate din desfasurarea și instalarea cablurilorși a sistemelor de ancorare, dar acestea sunt gestionabile.

Cea mai problematică interacțiune poate fi cea a utilizării spațiului oceanului, care poate intra în competiție cu industria pescuitului și a transportului naval. Interacțiunile vizuale pot fi importante pentru dispozitivele instalate pe coastă sau lângă coastă, dar se preconizează ca aceste tipuri de echipamente vor avea doar o contribuție marginală la exploatarea resursei valurilor.

Un argument puternic al sinergiei dintre energia valurilor și zonele de creștere a peștilor este acela că adăposturile pentru creșterea peștilor vor fi afectate colateral de marile ferme care exploatează energia valurilor, care în mod obișnuit vor fi inchise traficului maritim pe suprafețe de ordinul a câtorva km2 .

Ponderea energiei furnizate de valurile oceanului, în perspectiva dezvoltării de energii alternative, este semnificativă, în particular în țări ca Irlanda, Marea Britanie, Portugalia și Norvegia, unde o pondere de 20 – 50 % din consumul de energie electrică ar putea fi satisfăcut din producția de energie electrică rezultată din exploatarea energiei valurilor.

3.6.2.Energia curentilor mareici

Echipamentele pentru transformarea energiei maree-motrice în energie electrică au cunoscut o dezvoltare recentă în industria energiilor regenerabile. Puterea mareelor este cunoscută încă din timpul primilor navigatori. Exploatarea energiei maree-motrice a devenit însă tehnic posibilă doar recent, odată cu dezvoltarea tehnologiilor în largul mării cât și a impulsionării utilizării surselor regenerabile de energie.

Dezvoltarea tehnologiei de utilizare a energiei maree-motrice a demarat la începutul anilor ’90, pentru ca până la începutul secolului XXI să fie propusă, dezvoltată și testată o largă gamă de modele conceptuale de proiecte. Ca și în cazul centralelor maree-motrice cu baraj, tehnologiile care utilizează curenții mareici sunt bazate pe coborarea și ridicarea suprafețelor oceanelor și ale mărilor sub acțiunea forțelor de atracție gravitațională dintre Lună și Pământ, respectiv Soare și Pământ. Tehnologiile bazate pe îndiguire folosesc ridicarea și coborârea nivelului mărilor și energia potențială a apei astfel reținută în bazin, în timp ce tehnologiile bazate pe curenții mareici utilizează energia cinetică a curenților care se deplasează către și în afara zonelor influențate de maree. Curenții mareici urmăresc o curbă sinusoidală. Cei mai puternici curenți sunt generați de mareele medii. Deseori, în perioadele de reflux se generează curenți puțin mai mari decât în cele de flux. Tehnologiile pentru exploatarea curenților mareici sunt concepute pentru a valorifica energia cinetică a curgerii apei cu viteze mari în zonele în care se produc maree.

Turbine cu ax orizontal

Turbina cu ax orizontal funcționează foarte asemănător cu o turbină eoliană convențională și proiectarea lor este similară. Turbina este plasată într-un current mareic, care determină rotația acesteia, deci și producerea de energie. Unele turbine pot fi amplasate în conducte pentru a crea efecte secundare ale curgerii, prin concentrarea curgerii și crearea unei diferențe de presiune.

Dispozitive cu pale oscilante – Acestea au pale care nu se rotesc, ci se mișca înainte și înapoi într-un plan perpendicular pe curentul mareic. Mișcarea oscilatorie utilizată pentru producerea energiei se datorează ridicării create de curentul mareic care curge în orice parte a aripii. Anumite echipamente folosesc pistoane pentru a alimenta un circuit hidraulic, care acționează un motor hidraulic și un generator pentru a produce energie.

Factori economici

Există trei elemente în calculul costurilor, care stabilesc eficiența acestora:

“Eficiența” tehnologiei de a capta energia;

Costul capital al echipamentelor instalate;

Costurile de operare ale echipamentelor.

Costul unei turbine maree-motrice cu ax orizontal este similar, deoarece și acestea au nevoie de pale, butuc, transmisii și generatoare, structuri de susținere. Suplimentar, acestea trebuie adaptate la utilizarea prelungită în apa sărată. Aceste adaptări pot conduce la creșterea costurilor comparativ cu o turbină eoliană, dar există avantajul unei bune cunoașteri a  tehnologiei de exploatare a petrolului și a gazului în largul mării. De asemenea răcirea forțată va permite ca toate componentele unei turbine maree-motrice să fie mult mai apreciate, din punct de vedere funcțional. Per ansamblu, este probabil ca turbinele maree-motrice sa aibă costuri inițiale mai mari decât turbinele eoliene echivalente, dar datorită unor factori de funcționare mai buni, nu vor depăși costul total al energiei. Costurile structurale sunt considerabile, dar în acest caz cel mai mare cost este cel legat de sistemele de conversie a energiei. Exploatarea energiei produsă de maree este gratuită, cu excepția costurilor inițiale de instalare, nu produce poluare, nu necesită combustibil și produce electricitate. Există, însă, și câteva dezavantaje, întrucât barajul mareic ocupă o suprafață considerabilă a mării, energia produsă de maree poate fi acumulată și barajul mareic ar fi eficient doar în anumite zone.

Nave care „recoltează” electricitate din energia valurilor oceanice

Boston, iulie 15, 2011 – producerea de energie electrică de valurile oceanului este posibilă prin navele care recoltază energie prin organizarea de excursii de zi cu zi la locații stabilite în apropierea țărmului și întoarcerea înapoi în port pentru livrarea de energie la rețea.
Energia este stocată pe navă în cursul fazei de recoltare și plasate pe grila în timpul perioadelor de cerere ridicată (în mod normal, la mijlocul-zilei).

Spre deosebire de dispozitivele energetice convenționale ale valurilor, navele nu ar fi nevoite să folosească cabluri submarine pentru a se lega la rețeaua de electricitate. Aceste cabluri costa de obicei mai mult de 500.000 dolari pe kilometru. Această idee de recoltare a energiei valurilor este simplă: punem dispozitive pentru recoltare pe bărci, le trimitem pe mare, ele stau acolo aproximativ o zi, își încărcară bateriile și apoi se întorc la mal și descarcă încărcătura lor electrică. Bateriile sunt planificate să aibă o capacitate de 20 megawati de ore.

CAPITOLUL 4

LIMITAREA EMISIILOR DE NOXE ÎN ATMOSFERĂ

4.1. Măsuri legislative pentru protecția mediului

Temerile legate de stratul de ozon, efectul de seră și ploile acide au devenit subiect de interes public de-abia în ultimii treizeci de ani.

Primul factor poluant este industria, cu o mențiune specială pentru centralele termoelectrice. Concentrarea unor unități de conversie de mare capacitate în zone cu arie relativ restrânsă contribuie la atingerea unor emisii considerabile de agenți poluanți. Probleme delicate apar și în cursul procesului de dispersie în atmosferă a noxelor, astfel încât nivelul de emisie se impune să fie menținut în limite acceptabile.

Al doilea factor poluant major este reprezentat de transporturi. În mediul urban, transportul rutier reprezintă principala sursă a emisiilor de NOX.

Poluarea mediului a devenit o problemă social-economică contemporană, care a luat proporții de așa manieră, încât s-a impus adoptarea de măsuri legislative pentru limitarea acțiunilor ei nocive.

Unite privind Mediul și Dezvoltarea, care a avut loc de Janeiro în 1992 s-a adoptat „Declarația de ” în care se precizează că singura cale pentru o dezvoltare economică pe termen lung a omenirii este protejarea mediului, care trebuie să facă obiectul unui echitabil parteneriat, atât între guvernele țărilor, cât și între sectoare importante ale societății. Printre principiile de sunt:

Oamenii au dreptul să trăiască și să muncească într-un mediu sănătos, în armonie cu natura;

Națiunile vor trebui să coopereze pentru conservarea, protejarea și restabilirea sănătății și integrității ecosistemelor;

Poluatorul trebuie să suporte costul poluării;

Națiunile trebuie să se anunțe una pe cealaltă în cazul dezastrelor naturale sau a activităților care ar putea produce un impact transfrontieră;

Națiunile trebuie să elaboreze legi de mediu și să-și dezvolte legislația națională privind datoria față de victimele poluării.

În România protecția și conservarea mediului înconjurător constituie o problemă de interes național. Se semnalează Legea Protecției Mediului nr. l37 din 29.12.1995 cu referire generală la următoarele activități care sunt supuse procedurii de evaluare a impactului asupra mediului pentru eliberarea acordului și/sau autorizației de mediu: transporturi, energie (producție, transport și stocare), construcții hidrotehnice, eliminarea deșeurilor și a ambalajelor, apărarea națională, sport, turism, agrement, industrie, alte lucrări sau instalații.

Protecția mediului ambiant și a resurselor naturale este un factor important în stabilirea și derularea programelor de restructurare și dezvoltare economică. Armonizarea legislației naționale cu cea internațională trebuie să fie ideea centrală a dezvoltării cadrului legislativ. Ordinul nr. 462/1993 elaborat de Ministerul Apelor, Pădurilor și Protecției Mediului (MAPPM) fixează „Norme de limitare a emisiilor de poluanți pentru instalațiile de ardere”.

Laboratorul de poluare și protecție a mediului din ICEMENERG a conceput o metodologie de elaborare a studiilor și analizelor de impact (audit) pentru termocentrale, care a primit avizul favorabil al MAPPM. O analiză de impact asupra mediului (audit) conține în principiu următoarele:

Prezentarea în detaliu a obiectivului auditat (flux tehnologic, producție);

Date referitoare la amplasament, vecinătăți, surse antropice și naturale de poluare învecinate;

Situația mediului din punct de vedere ecologic;

Identificarea aportului termocentralei la poluarea factorilor de mediu;

Materii prime utilizate, reactivi utilizați, substanțe cu caracter poluant;

Zgomot și vibrații, probleme de protecție a muncii și de sănătate profesională;

Potențial de periculozitate a obiectivului, planuri de urgență;

Evaluarea impactului obiectivului asupra mediului;

Recomandări de remediere a stărilor cu potențial ridicat de impact asupra mediului;

Recomandări pentru viitoarea analiză de impact și propuneri asupra fixării duratei acesteia (2, 3, sau 5 ani).

4.2. Supravegherea emisiilor

Supravegherea emisiilor necesită aparate care să măsoare și să înregistreze continuu și/sau intermitent concentrația noxelor în gazele de ardere.

Aparatele de măsură trebuie etalonate de instituții competente, la intervale de 3 ani pentru CTE având puteri mai mari de 300 MW, respectiv la 5 ani pentru celelalte.

Pentru supravegherea emisiilor cu puteri mai mari de 50 MW sunt necesare aparate și instalații care să poată măsura în gazele de ardere uscate, sau umede:

Debitul (apă sau abur), în t/h;

Emisia de praf, în mg/mN3;

Emisia de SO2, în mg/ mN3;

Emisia de NOx, în mg/ mN3;

Emisia de CO, în mg/ mN3;

Concentrația de CO2, în %;

Concentrația de (O2), în %.

Pentru supravegherea emisiilor se impune raportarea lor la concentrații volumice de bază ale oxigenului în fum, OB, conform tabelului 3.1.

Tabelul 4.1.

Recalcularea valorilor măsurate CM ale concentrației noxelor gazoase se face ținându-se seama că etalonarea aparatelor s-a făcut pentru valoarea de referință de pe de o parte, dar și de situațiile când valorile măsurate ale concentrației oxigenului în gazele de ardere OM=(O2) sunt diferite de cele indicate în tabelul 3.1., notate cu OB.

Relația de recurență este:

Recalcularea emisiilor sub formă de praf trebuie să ia în considerare, în afară de concentrația de oxigen, și temperatura de funcționare la care s-au făcut măsurătorile, deoarece instalațiile de determinare a concentrației de praf măsoară conținutul de praf pentru de gaz, în condițiile reale de funcționare și nu în cele normale.

Relația de calcul este:

în care: CM este valoarea măsurată a concentrației de praf, în ;

t este temperatura la care s-a măsurat concentrația.

4.3. Calculul emisiei de noxe produse în instalațiile de ardere

Principalele emisii de poluanți evacuate la coșurile de fum ale cazanelor de abur și apă caldă sunt emisiile de SO2 și NOx (cu efecte sinergice la scară regională), emisiile de pulberi – cenușă zburătoare (cu efecte la scară locală) și emisiile de CO2 (cu efecte la scară globală).

Determinarea corectă a emisiilor de poluanți se realizează pe baza măsurătorilor efectuate cu aparatură specializată. În situația în care nu se dispune de această aparatură, pentru postevaluări pe diferite perioade de timp, inclusiv pentru întocmirea inventarelor și a rapoartelor statistice, pentru verificări ale încadrării în norme, precum și pentru elaborarea unor prognoze, evaluarea emisiilor se face conform „Metodologie de evaluare operativă a emisiilor de SO2, NOx, pulberi (cenușă zburătoare) și CO2 din centralele termice și termoelectrice”, indicativ PE -1001/1994. Metodologia poate fi aplicată și de alte unități interesate care nu dispun de metodologii proprii, fiind în concordanță cu cea folosită în prezent în țările Uniunii Europene. Metoda se bazează pe utilizarea factorilor de emisie.

Cantitatea de poluant evacuat în atmosferă se determină cu relații de forma:

unde:

Factorul de emisie reprezintă cantitatea de poluant evacuat în atmosferă, raportată la unitatea de căldură introdusă cu combustibilul în cazan.

În cazul utilizării mai multor tipuri de combustibil, cantitatea de poluant se determină prin însumarea cantităților calculate pentru fiecare dintre aceștia.

4.3.2. Modele de calcul pentru factorii de emisie pentru fiecare poluant

Poluant SO2

unde:

Observație:

La calculele de prognoză se recomandă folosirea următoarelor valori pentru concentrațiile de sulf în combustibil (S %):

– lignit: 1,15

– huile mixte și șlam (inclusiv din import): 2,15

– păcură din țară: 1

– păcură din import: 3

Valori recomandate pentru r:

– lignit: 0,2

– huilă: 0,05

– păcură și gaze: 0

Poluant NOx

Factorii de emisie pentru acest poluant sunt prezentați în tabelul următor:

*Se determină prin produsul dintre debitul de combustibil introdus în cazan (kg/s sau Nm3/s) și puterea calorifică inferioară a combustibilului (MJ/kg sau MJ/ Nm3).

Observație:

Valorile prezentate în tabelul anterior corespund pentru o sarcină a cazanului de 100%. În cazul funcționării cazanului la sarcini parțiale se utilizează următoarea corecție:

unde:

– factorul de emisie la sarcina X%;

– factorul de emisie la sarcina 100%;

– L sarcina cazanului, cuprinsă între 50% și 100%;

– a coeficient în funcție de tipul combustibilului, având următoarele valori:

– Cărbune pulverizat: 0,85

– Păcură: 0,75

– Gaze naturale: 0,5

Poluant pulberi (cenușă zburătoare):

unde:

Observație:

În postcalcul, se vor folosi valori medii efectiv rezultate din exploatare pentru elementele care intră în formulă.

La calcule de prognoză se recomandă utilizarea următoarelor valori:

– Lignit: A=40%

– Huilă din țară: A=30%

– Huilă din import: A=20%

– X=15%

– Y=97-99%

Emisia de particule la arderea păcurii se neglijează dar pentru calcule riguroase se poate considera A = 0,1%, care se evacuează integral la coș.

Poluant CO2

Factorii de emisie pentru CO2 sunt cei adoptați în prezent în țările Comunității Economice Europene și sunt prezentați în tabelul următor:

Valorile din tabelul anterior pot fi folosite în calculele de prognoză. Pentru calcule mai exacte se utilizează formula următoare:

unde:

4.3.3. Verificarea încadrării în norme

Concentrația poluantului în gazele evacuate se calculează astfel:

unde:

Valoarea lui c astfel obținută se compară cu valoarea de referință precizată în Ordinul Ministerului Apelor, Pădurilor și Protecției Mediului nr. 462/01.07.1993 pentru aprobarea Condițiilor tehnice privind protecția atmosferică și Normelor metodologice privind determinarea emisiilor de poluanți atmosferici produși de surse staționare – Anexa 2 Norme de limitare a emisiilor de poluanți pentru instalațiile de ardere.

La calcule de prognoză c poate fi determinat astfel:

unde:

poate avea următoarele valori:

– lignit: 480

– huilă: 380

– păcură: 290

– gaze naturale: 320

4.4. Reducerea emisiilor de praf

În cazul arderii combustibililor solizi, gazele rezultate conțin importante cantități de cenușă. Concentrația acesteia în gazele de ardere depinde în principal de conținutul de cenușă A [kg/kg] al combustibilului și de tehnologia de ardere. Nu este posibilă separarea unei cantități mai mari de cenușă în focarele cu arderea cărbunelui în stare de praf și evacuarea cenușii în stare pulverulentă. Pentru a realiza un grad mai mare de reținere a cenușii în focar se apelează, atunci când este posibil din punct de vedere tehnic și rentabil din punct de vedere economic, la procedeul evacuării cenușii în stare lichidă.

Fig. 4.1.

În fig. 4.1. s-a reprezentat schematic traseul cenușii într-un cazan de abur cu arderea cărbunelui în stare pulverizată. Se remarcă gradul ridicat de antrenare a cenușii de către gazele de ardere, din focar: xa = 0,85 – 0,95.

În tabelul 3.2. sunt prezentate valorile uzuale ale gradului de antrenare a cenușii xa pentru diferite tipuri de focare, în funcție de tehnologia de ardere și de natura combustibilului folosit.

Tabelul 4.2.

4.4.2. Instalații pentru desprăfuirea gazelor de ardere

Particulele solide conținute în gazele de ardere se compun din cenușa zburătoare, cocs zburător și funingine. Comportarea particulelor din norul de praf depinde de o mulțime de factori, și anume:

diametrul particulelor;

forma particulelor;

viteza de sedimentare;

proprietăți fizice (electrice, de aderență, de solubilitate) ale particulelor concentrația prafului în mediul gazos.

Alegerea tipului constructiv și dimensionarea instalațiilor de desprăfuire trebuie să se realizeze în funcție de acești factori.

Amestecurile bifazice praf – gaz sunt instabile și tind să se separe, în timp, în cele două componente (faze). Factorii activi principali care provoacă această instabilitate sunt:

forța gravitațională, sub acțiunea căreia particulele soli de se separă repede în fluide aflate în repaus;

mișcarea browniană, datorită căreia particulele mici au tendința să coaguleze, formând particule mai mari și să accelereze astfel procesul de sedimentare;

forța de inerție, care conduce la separarea fazei solide din faza gazoasă, ori de câte ori apar variații de viteză, ca mărime și sens;

câmpul electric, sub acțiunea particulele de praf se încarcă electric și pot fi astfel separate din curentul de gaze, cu ajutorul unor separatoare, ce au polaritate electrică de sens opus.

Instalațiile folosite pentru descenușarea gazelor de ardere se împart, în consecință, în patru grupe mari:

separatoare pe bază de forțe masice, numite filtre mecanice uscate, gravitaționale (cicloane);

separatoare umede, numite filtre mecanice umede;

separatoare electrice, numite filtre electrostatice;

separatoare cu medii filtrante, numite filtre mecanice totale (tip sac).

În tabelul 4.3. sunt trecute în revistă instalațiile folosite pentru reducerea emisiilor de praf.

Tabelul 4.3.

4.4.3. Electrofiltre

De maximă importanță sunt filtrele electrostatice, care prin performanțele lor permit să se mențină emisia de cenușă la coș în limite acceptabile.

Electrofiltrele prezintă, față de alte soluții tehnice, următoarele avantaje:

consum specific de energie electrică redus, între 0,05 și 0,5 kWh/1000m3 gaz epurat;

rezistență hidraulică foarte mică, cuprinsă între 20 și 150 Pa;

grad înalt de desprăfuire;

posibilitatea de automatizare completă a procesului de desprăfuire;

onstrucție relativ simplă, relativ ușor de reparat și exploatat.

Electrofiltrul funcționează pe principiul ionizării gazelor într-un câmp electric obținut prin aplicarea unei tensiuni continue de cca. 30-70 kV între un sistem de electrozi (fig.3.2.).

Filtrul se compune dintr-un număr de electrozi constituiți din fire subțiri, legați la polaritatea negativă, numiți electrozi de ionizare sau corona 1, și un sistem de suprafețe legate la pământ, respectiv la polaritatea pozitivă, formând electrozii de depunere a cenușii 2. Printre electrozi circulă gazele de ardere în direcție orizontală. Electrozii de ionizare se construiesc cu diametru mic, cu muchii vii și vârfuri, pentru a produce în jurul lor o descărcare cât mai intensă.

Fig.4.2.

Legarea lor la polaritatea negativă urmărește același scop, întrucât mobilitatea ionilor negativi este mai mare și efectul corona mai intens. Particulele de cenușă se încarcă cu sarcini electrice și sunt supuse unor forțe în câmpul electric, care le deplasează spre electrozii de depunere. Curățirea cenușii depuse pe electrozii de depunere este făcută prin scuturarea lor la intervale de timp cu ajutorul unor ciocănele mecanice. Puterea instalată a unui electrofiltru este de 20-100 kW.

Principalele părți componente ale unui electrofiltru sunt:

carcasa;

scheletul de susținere;

echipamentul interior, care cuprinde electrozii de ionizare (emisie) și de depunere, inclusiv anexele acestora;

echipamentul de înaltă tensiune.

S-a dezvoltat o gamă largă de soluții constructive, clasificate după următoarele criterii:

1. Direcția de trecere a mediului bifazic, după care se deosebesc:

– electrofiltre orizontale;

– electrofiltre verticale.

2. Starea depunerilor separate, după care se deosebesc:

– electrofiltre uscate, caz în care particulele separate au aspect de praf uscat;

– electrofiltre umede, caz în care particulele separate sunt în stare lichidă sau sub formă de șlam.

3. Geometria sistemelor de electrozi, după care se deosebesc:

– electrofiltre cu sistem plan de electrozi, cele mai răspândite; ele echipează electrofiltrele orizontale;

– electrofiltre cu sistem concentric de electrozi, care se aplică în electrofiltrele verticale;

– electrofiltre cu sistem mixt de electrozi.

4. Numărul de câmpuri electrice, după care se deosebesc:

– electrofiltre cu un singur câmp, cu utilizare restrânsă datorită fiabilității reduse și a unui grad de separare mai mic;

– electrofiltre cu două câmpuri;

– electrofiltre cu mai multe câmpuri.

5. Utilizarea unor sisteme de separare suplimentară, după care se deosebesc:

– electrofiltre simple;

– electrofiltre combinate, precedate de un separator mechanic

4.5. Reducerea emisiilor de oxizi de sulf și de azot

a) Măsuri de reducere a concentrației de SO2 în gazele de ardere evacuate la coș:

– Procedee ce acționează asupra combustibilului, care se aplică la toate categoriile de combustibili: gazoși, lichizi sau solizi; eficiența desulfurării poate atinge 99% în cazul combustibililor gazoși; la combustibilii lichizi se face o tratare chimică în timpul procesului de rafinare, care duce însă la o creștere a prețului cu aproximativ 30%;

– Procedee ce acționează asupra produselor de combustie, cum sunt desulfurarea în focar în timpul arderii folosind diverși aditivi (cel mai folosit este dolomita CaCO3 + MgCO3) și desulfurarea gazelor de ardere după ieșirea din cazan prin pulverizare de Ca(OH)2 sau CaO în gazele de ardere; eficiența acestor procedee este de 60-85%;

b) Măsuri de reducere a emisiilor de oxizi de azot

Producția de NOx în timpul proceselor de combustie este direct legată de temperatură și de excesul de oxigen. Pentru reducerea acestor emisii sunt vizate două categorii de măsuri :

– Acțiuni în timpul arderii: ardere în mai multe trepte, cu exces redus de oxigen și recircularea în focar a gazelor de ardere pentru a limita temperatura flăcării;

– Acțiuni asupra gazelor de ardere: reducere catalitică sau necatalitică utilizând ca substanță activă amoniacul (sau ureea), iar drept catalizator oxidul de titan. Eficiența poate ajunge la 70-90%.

Limitările privind emisiile de praf, SO2 și NOx sunt tot mai severe pentru instalațiile de ardere industrială, inclusiv cele din CTE. În tabelul 3.4. sunt prezentate limitele de emisii intrate în vigoare în cadrul Comunității Europene începând cu 1 ianuarie 1999. Ele vor afecta doar instalațiile puse în funcțiune după această dată. În paranteze sunt prezentate comparativ nivelurile admisibile aflate în vigoare înainte de 1999.

Tabelul4.4.

Respectarea acestor măsuri implică, în mod obligatoriu, generalizarea unor procedee de înaltă eficiență vizând filtrarea gazelor de ardere. Costurile deosebit de ridicate aferente acestor măsuri pot descuraja pe viitor utilizarea cărbunelui și a păcurii grele în instalațiile de mare capacitate, în favoarea gazului natural.

BIBLIOGRAFIE

1. Gătina, V.- Note de curs. Universitatea „Petru Maior” din Tg. Mureș, 2007.

2. Ciarnau Rodica si colab.-Ecologie si protectia mediului. Ed. Economică Preuniversitaria, 2004.

3. Teodorescu Irina si colab. – Ecologie și Protecția Mediului. Ed. Constelatii, 2004.

4. Axinte Stela – Ecologie și protecția mediului. Ed. ECOZONE, Iași, 2003.

5. *** Revista Biodiesel Magazin.

6. www.gvec.net – global wind energy council.

7. www.evea.org – european wind energy association.

8. Energetica si mediul

9. www.ENER_handbook_ro

BIBLIOGRAFIE

1. Gătina, V.- Note de curs. Universitatea „Petru Maior” din Tg. Mureș, 2007.

2. Ciarnau Rodica si colab.-Ecologie si protectia mediului. Ed. Economică Preuniversitaria, 2004.

3. Teodorescu Irina si colab. – Ecologie și Protecția Mediului. Ed. Constelatii, 2004.

4. Axinte Stela – Ecologie și protecția mediului. Ed. ECOZONE, Iași, 2003.

5. *** Revista Biodiesel Magazin.

6. www.gvec.net – global wind energy council.

7. www.evea.org – european wind energy association.

8. Energetica si mediul

9. www.ENER_handbook_ro

ANEXA nr. l

NOȚIUNI, DEFINIȚII, EXEMPLE

În această anexă sunt prezentate o serie de noțiuni cu care studentul nu este familiarizat, dar care trebuie reținute pentru buna înțelegere a celor expuse în lucrare.

Energia: 1) mărimea, funcție de starea unui sistem fizic, definită de suma echivalenților în lucru mecanic a acțiunilor sistemului asupra exteriorului când sistemul trece din starea dată într-o stare de referință;

2) mărimea asociată interacțiunii dintre două sisteme fizice, definită de echivalentul în lucru mecanic al acțiunii primului sistem asupra celui de-al doilea (energie transmisă).

Energia transmisă depinde nu numai de stările inițială și finală ale primului sistem cât și de procesul considerat. Suma energiilor transmise de un sistem fizic tuturor sistemelor exterioare cu care este în interacțiune este însă egală cu diferența energiei sistemului în cele două stări, inițială și finală.

Exergia (simbol Ex): mărimea, funcție de stare a unui sistem fizic, care caracterizează capacitatea de efectuare a lucrului mecanic maxim, pentru un sistem fizic, care schimbă energia sub diferitele forme.

Anergie (anexergie): energia termică a unui sistem fizic aflat în echilibru termodinamic cu mediul înconjurător. Anergia reprezintă partea de energie fără posibilitatea de transformare (conversie) în lucru mecanic.

Purtător de energie (agent energetic): sistemul fizico-chimic (substanță sau câmp) care posedă sau prin transformări de stare poate acumula, transmite sau ceda energie. Noțiunea de purtător de energie cuprinde teoretic toate corpurile distincte din natură; practic cuprinde în principal toate felurile de combustibil (purtător de energie chimic legată) materiale calde sau reci, fluide sub presiune sau posedând energie cinetică sau potențială (purtător de energie mecanică), câmpul electromagnetic, materiale fisionabile sau fuzionabile (purtător de energie nucleară) etc.

Formă de energie: energia unui sistem fizic sau energia ce se acumulează; se transmite sau se cedează de un sistem fizic altor sisteme și care depinde de anumite mărimi de stare (mecanice, termice, electrice, chimice etc) sau care este numai asociată unor anumite clase de sisteme fizice cu proprietăți specifice. Energia chimică, energia mecanică, lumina, căldura și energia electrică sunt forme de energie de care este nevoie în final la procesele de producție, transport, gospodărire comunală și casnică. Ele pot apărea și ca forme intermediare de energie în procesele de transformare între forme de energie primară și formele de energie utilizate în procesele finale. Denumirea formelor de energie este legată fie de modul de manifestare al ei, fie de purtătorul de energie (de exemplu energie termică), fie de proveniența acesteia (de ex: energie nucleară, energie hidraulică, energie eoliană, energie geotermică, energie solară).

Energia termică (căldură): energia conținută de un sistem fizic și care poate fi transmisă altui sistem fizic pe baza diferenței între temperatura sistemului care cedează energie și temperatura sistemului care primește energie (ca de ex. energia aburului, apei calde sau fierbinți, gaze calde, etc.).

Energia mecanică: energia corpurilor raportată la o stare de referință care diferă de starea considerată exclusiv prin valorile mărimilor de stare geometrice și mecanice (mase inerte, poziția lor, viteza etc.).

Energie cinetică: energia unui sistem fizic în care intervin numai mărimile ce caracterizează starea de mișcare a corpurilor care alcătuiesc sistemul.

Energia potențială: energie pe care o posedă un sistem fizic datorită interacțiunilor ce depind numai de poziția relativă a corpurilor componente ale acelui sistem.

Enegia internă: mărime caracteristică a stării corpurilor reprezentată prin suma energiilor cinetice și potențiale ale tuturor particulelor care constituie un sistem fizico-dinamic. Introducerea noțiunii de energie internă este necesară pentru alcătuirea bilanțului energetic al unui proces fizic, pe baza principiului întâi al termodinamicii.

Energia chimică: energie care se degajă sau se absoarbe în reacțiile chimice sub alte forme de energie. Este determinată de componența și de structura chimică a substanțelor. Se exprimă ca diferența dintre energia produselor inițiale intrate în reacția chimică și energia produselor de reacție.

Energia solară: energie emisă de soare în întreg domeniul radiației sale electromagnetice. Energia solară stă la baza celor mai multe forme de energie de pe pământ: energie hidraulică, eoliană, a combustibililor etc.

Energia hidraulică: energie mecanică, cinetică sau potențială a maselor de apă. Energia eoliană: energie mecanică a maselor de aer în mișcare, în atmosferă.

Energia nucleară: energie caracteristică proceselor din interiorul nucleelor atomice. Energia combustibililor: energia degajată prin arderea combustibililor.

Sursă de energie (sursă energetică): 1) locul unde se află înmagazinată sau se manifestă în mod natural și poate fi obținută printr-un proces tehnologic; 2) locul unde se produce o formă de energie sau un purtător de energie.

Resursă de energie (resursă energetică): purtător de energie care poate fi utilizat direct sau după transformări în vederea satisfacerii unei nevoi energetice la un nivel dat al tehnicii. Trebuie arătat că toți purtătorii de energie pot fi considerați, în prezent, resurse de energie. Utilizarea resurselor de energie poate fi considerată posibil a se realiza teoretic, tehnic sau tehnico-economic.

Resursă naturală de energie: resursă de energie existentă în natură, formată ca urmare a unor procese naturale, care poate fi folosită direct sau după transformări.

Resursele naturale de energie pot fi produse de natură în flux continuu sau intermitent ca de exemplu cele hidroenergetice, eoliene, geotermice, mareene, etc. și care sunt inepuizabile în timp, doar limitate ca debit produs; la intervale mari de timp (ere geologice) ca de exemplu cărbunii, petrolul, gazele naturale, etc. și care sunt epuizabile din punct de vedere tehnic, tehnico-economice precum și în mod absolut.

Resursă de energie produsă tehnologic (resursă artificială de energie): resursa de energie obținută de om prin intermediul unor procese de muncă din materiale care nu fac parte sau nu provin din resursele naturale de energie și nici din purtătorii de energie. Hidrogenul obținut prin electroliza apei constituie, spre exemplu, o resursă energetică produsă tehnologic.

Resursă de energie supusă transformării: resursă de energie utilizată pentru obținerea pe baza ei a altor resurse de energie de alte forme sau de aceleași forme dar cu alți parametri.

Resursă transformată de energie: resurse de energie obținută din alte forme de resurse, din aceeași resursă sau din aceleași forme de resurse sau purtători de energie dar cu alți parametri. În această categorie intră de exemplu gazele calde obținute prin ardere din combustibili, apa încălzită sau aburul, gazele încălzite sau comprimate etc.

Resursă înnobilată de energie: resursă de energie obținută printr-un proces de concentrare a energiei pe unitatea de greutate a ansamblurilor în care se află în amestec resursa de energie, fără modificarea fizico-chimică a resursei. În această categorie se includ, de exemplu, combustibilii solizi după sortare, spălare, brichetare, desulfurare, desalinizare, deshidratare, minereurile de uraniu îmbogățit.

Resursă prelucrată de energie: resursă de energie obținută prin procese legate de modificarea structurii fizico-chimice a resursei de energie.

În această categorie, intră de exemplu, resursele de energie obținute în procesul de gazeificare a combustibililor solizi, de prelucrare a țițeiului, de cocsificare etc.

Resursă secundară de energie (resursă energetică secundară): resursă de energie rezultată din procese tehnologice care nu au drept scop generarea acestei resurse și care nu este folosită în cadrul acestor procese, dar care poate fi folosită în alte procese.

În această categorie intră, de exemplu, gazele combustibile, gazele calde, aburul industrial prelucrat, apa încălzită în procesele de răcire etc.; resursele energetice secundare a căror utilizare este imposibilă sau neeconomică sunt considerate pierderi. În măsura în care utilizarea acestora devine realizabilă din punct de vedere tehnic și eficientă economic, acestea intră în categoria resurselor energetice secundare. Resursele energetice secundare pot fi resurse de energie produse tehnologic sau pot proveni din surse naturale de energie.

Resursă de energie de intrare: resursa de energie intrată într-o instalație energetică, sau într-o unitate economică socială.

Resursă finală de energie: resursă de energie utilizată nemijlocit în stadiul final (după care nu mai are loc nici un proces energetic).

Resursă utilă de energie: resursa de energie provenită pe baza resurselor de intrare și care poate fi utilizată în etapele următoare ale proceselor energetice intermediare sau de consum final.

Resursă disponibilă de energie: resursa de energie pe care o posedă sau pe care o poate obține din exterior, în timp util, un domeniu.

Resursă utilizabilă de energie: resursa disponibilă de energie care poate fi utilizată într-un interval de timp dat, ținând seama de necesitățile economiei și de posibilitățile instalațiilor tehnologice.

Resursă stocată de energie: resurse de energie care se află în depozite, baze, buncăre, rezervoare de gaz și petrol, acumulări de apă, baterii de acumulatoare etc.

Rezervă disponibilă de energie: cantitatea de energie conținută de o cantitate dintr-un anume fel de resursă de energie sau din toate felurile de resurse aflate la un moment dat într-un anumit domeniu.

Potențial energetic disponibil: cantitatea de energie conținută de un anumit fel sau de toate felurile de resurse produse de natură, sau tehnologic, în flux continuu sau intermitent, într-un anumit domeniu, într-o perioadă de timp dată.

După felul resurselor de energie potențialul energetic poate fi: hidroenergetic, eolian, geotermic, mareic, solar etc.

Energia potențială a apei acumulate în lacurile de la centralele hidroelectrice și similarele lor are caracter atât de rezervă de energie cât și de potențial energetic.

Rezervă totală disponibilă de energie (potențialul energetic total): suma pe categorii (absolute, relative, sigure etc.) a tuturor felurilor de rezerve de energie și a tuturor felurilor de potențial energetic dintr-un anumit domeniu într-un interval de timp dat.

Rezervă totală utilizabilă de energie (potențial energetic total utilizabil): parte din rezerva totală disponibilă de energie (potențialul energetic total) care poate fi utilizată cu instalațiile existente dintr-un domeniu dat, într-un interval de timp dat.

Rezervă de energie de balanță: parte din rezerva totală disponibilă de energie care poate înlocui în parte sau în total, sau poate suplimenta rezerva utilizabilă de energie.

Rezerve de energie de balanță este utilă în diferite cazuri ca de exemplu:

– creșterea necesarului de consum de energie față de prevederile precedente;

– reducerea posibilităților de extracție sau de import a unor resurse energetice;

– apariția de restricții asupra consumului anumitor feluri de resurse energetice.

Energie primară: energia care poate fi obținută, prin procesele ce au loc într-un sistem energetic, din resursele naturale de energie (extracția sau captarea).

În definițiile de mai sus energie primară are sensul de energie brută, neprelucrată. În cazul resurselor naturale, energia primară este egală cu scăderea energiei sursei (din cauza extragerii sau captării). Ea cuprinde deci și pierderile legate de procesele de extragere sau captare. În cazul unui combustibil, cantitatea de energie primară se determină prin produsul între cantitatea de combustibil (extrasă sau captată) și puterea sa calorică inferioară. La o centrală hidroelectrică sau la alte amenajări hidroenergetice, cantitatea de energie primară este dată de produsul dintre greutatea cantității de apă afluentă într-un anumit interval de timp și diferența de nivel (cădere totală) a sectorului cursului de apă amenajat.

Energia supusă transformării: energia conținută de resursele de energie supuse transformării.

Energia transformată: energia conținută în resursele de energie transformată corespunzător schimbării parametrilor acestora; în această categorie intră de exemplu:

– căldura obținută prin arderea combustibillilor;

– energia electrică sau mecanică produsă din căldură sau din alte forme de energie;

– energie electrică sau termică obținută din aceleași forme dar cu alți parametrii.

Pentru un grup electrogen energia transformată reprezintă cantitativ energia electrică produsă, măsurată la bornele generatorului.

Pentru o centrală electrică sau un sistem electroenergetic energia transformată este reprezentată de producția totală de energie electrică, adică este suma cantităților de energie electrică produse de grupurile electrogene din centrale sau din sistem și măsurate le bornele generatoarelor electrice.

ANEXA nr. 2

RELAȚII DE TRANSFORMARE A UNITĂȚILOR

DE MĂSURĂ A ENERGIEI

1. Submultipli și multipli zecimali ai unităților de măsură

2. Relații de transformare a unităților de măsură a energiei

1 J = 2,177 ·10-7kWh = 0,102 kgfm = 9,478 ·10-4Btu (British Thermal Unit) = 0,2388 cal

1 kWh = 3,6 MJ = 860 kcal

1 cal = 4,187 J = 1,163 · 10-6kWh

1 kcal = 1,163 W = 4,187 kJ

1 CPh = 2,648 · 106 J = 0,735 kWh

1 Btu = 1,055 kJ = 0,252 kcal

1 TWh (terawattoră) = 109 kWh

1 baril petrol = petrol

1 tep (tonă echivalent petrol) = 10 Gcal = 41,87 GJ = 1,435 tcc

1 tcc (tonă echivalent cărbune) = 0,697 tep = 29,18 GJ

gaze naturale = 39 GJ = 0,932 tep

ANEXA nr. 3

EVOLUȚIA PREȚURILOR ENERGIILOR REGENERABILE

(cenți/kWh)

Surse: NREL Energy Analysis Office (2002) și John A. Tumer, Mark C. Williams, and Krishnan Rajeshwar, Hydrogen Economy based on Renewable Energy Sources, The Electrochemical Society Interface, 2004.

ANEXA nr. 4

PROBABILITĂȚI ȘI CONSECINȚE ÎN MATERIE DE RISC AMBIENTAL. DEFINIȚII

Sursa: Su Wild River, Rapport 2001 sur l'evaluation des risques environnementaux.