Epuizarea Rezervelor de Combustibili Fosili

Capitolul I: Introducere

Date legale

Datorită epuizarii rezervelor de combustibili fosili care sunt folosiți în mare parte în centralele de producere a energiei electrice, la ora actuală se încearcă pe cât posibil să se folosească resursele inepuizabile, din aceste resurse facând parte si energia eoliană. Deși folosită in trecut doar pentru aplicatii de mică putere cu funția principală de a încărca acumulatorii, datorită progreselor facute in domeniul magneților permanenți si al generatoarelor eoliene, astăzi sistemele de conversie eoliană au ajuns la performanțe superioare performanțelor altor tipuri de centrale.

In martie 2007 Comisia europeana lansează Noua Politică Energetică a Uniunii Europene pe termen mediu, 2007-2020, care se remarcă prin trei obiective importante: creșterea securitații alimentarii cu energie, creșterea competitivitații in domeniul energiei și reducerea impactului asupra mediului. Ca parte componentă din această politică, sa convenit asupra unor ținte obligatorii pentru cresterea cotei energiei regenerabile.

Dispozitii europene in vigoare:

– Directiva 2001/77/CE a Parlamentului European si a Consiliului privind promovarea electricitații produse din surse de energie regenerabile.

– Directiva 2003/30/CE a Parlamentului European si a Consiliului de promovare a utilizării biocombustibililor si a altor combustibili regenerabili pentru transport.

– in 30 ianuarie 2008 Comisia Europeană a inaintat spre dezbatere, propunerea Directivă privind promovarea utilizării energiei din surse regenerabile, o Directivă cuprinde toate cele trei sectoare ale energiei regenerabile.

Agenția Internațională a Energiei estimează ca :

in anul 2030, Europa va importa energie in proportie de 70%.

resursele de petrol se vor epuiza in 40 de ani.

gazele naturale mai sunt disponibile pentru inca 60 de ani de acum incolo.

consumul actual va duce la epuizarea in 200 de ani a resurselor de cărbune.

Energia eoliană este considerata ca una din opțiunile cele mai durabile dintre variantele viitorului, resursele eoliene fiind imense. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawațioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie.[1] [1]- Adevărul, Forța vântului câștigă teren pe piața energiei regenerabile, autor Laura Toma, 23 august 2007

Energia eoliană este folosită foarte mult în ziua de astăzi, și turbinele noi de vânt, mai performante se construiesc in toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creștere in ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.

Potentialul de dezvoltare al sistemului eolian

Energia eoliană face parte din energiile regenerabile, aceasta este o sursă de energie inepuizabilă generată cu ajutorul puterii vântului. Energia eoliană este atractivă atât din punct de vedere ecologic:

– nu produce emisii in atmosferă,

– nu formeaza deseuri radioactive,

cât și din punct de vedere economic:

– ca sursă energetică primară, vântul nu costă nimic.

Noile cerinte in domeniul dezvoltării durabile au determinat statele lumii să iși pună problema cum să producă energia și să crească cota de energie produsă pe baza energiilor regenerabile. Protocolul de la Kyoto angajează statele implicate să reducă emisiile de gaze cu efect de seră. Acest acord a dus la adoptarea unor politici naționale de dezvoltare a eolienelor și a altor surse ce nu degajă bioxid de carbon.

Trei factori au determinat ca soluția centralelor eoliene să devină foarte importantă:

• noile cunostințe în dezvoltarea electronicii de putere;

• îmbunătățirea performanțelor aerodinamice în conceperea turbinelor eoliene;

• sprijinul financiar național pentru implantarea de noi eoliene.

Sursele regenerabile sunt a doua resursă in lista de producție globală de energie electrică.

Energia electrică produsă din surse regenerabile provine in principal din conversii de energii primare, respectiv din centralele hidroelectrice (92%) și din combustibilii regenerabili și deseuri (5%).

Cu toate că au înregistrat un ritm de creștere foarte accelerat în ultimii ani, energia geotermală, energia solară și a vantului (eoliană) contribuie cu mai putin de 21%.

În anul 2014, energiile regenerabile erau responsabile pentru acoperirea a 18% din energia consumată la nivel mondial. Potrivit actualelor strategii naționale în energetică, ponderea energetică regenerabilă urmează să ajungă la 21% în anul 2030. Însă o dublarea a ponderii acestor energii ar ajuta la atingerea obiectivului mondial, referitor la reducerea efectului de seră și limitarea creșterii temperaturii mondiale la sub două grade Celsius, cum s-a stabilit la summitul de la Paris de anul 2013. [2] [2]- http://www.agerpres.ro/economie/2016/03/17/irena-dublarea-ponderii-energiilor-regenerabile-ar-aduce-economii-de-4-200-miliarde-de-dolari-pe-an-09-10-24

Proiecte României in domeniul energiei eoliene

Parcul eolian CEZ (companie ceha) de la Fantanele și Cogealac se întinde pe o suprafață de 600 de hectare și este cel mai mare parc eolian din Europa, acest loc de frunte a fost deținut de parcul eolian Whitelee din Scoția. Parcul energetic a fost construit in trei etape.

Prima constă în construirea a 34 de turbine eoliene, în zona de est a localitatii Fantanele; cea de-a doua etapă presupune construirea celor 105 turbine, în zona de vest a comunei; în ultima etapă, sau montat 101 turbine în apropierea comunei Cogealac. Din cauza unor probleme cu autoritățile locale, finalizarea proiectului a fost făcută la sfârșitul anului 2012.

Odată finalizat proiectul, parcul eolian va putea produce o energie egală cu cea a unui reactor de la Cernavodă (600 megawati). O singură turbină eoliană a fost proiectată pentru a putea produce 2,5 megawati. Turbina eoliană va incepe sa produca energie de la o viteză a vantului de 3 m/s.

Fig.1.1. Ponderea energiilor regenerabile în Romania

Energia vântului

Cum se formează vântul.

  În fiecare oră pământul primește 1014 kWh de energie solară. Doar 1-2% din energia solară se transformă în energie eoliană. Acest indiciu întrece de 5-10 ori cantitatea energiei transformată în biomasă de către toate plantele Pământului.

Vântul este rezultatul degajării energetice a soarelui și se formează datorită încălzirii neuniforme pe suprafeța Pământului. Mișcarea maselor de aer se formează datorită diferenței de temperatură dintre două puncte de pe glob, astfel aerul se deplasează dintr-o gegiune in alta influențat de presiuni diferite, așa se formează vântul.

Caracteristicile Vânturilor și clasificarea lor

Vântul se caracterizează prin două componente: direcție și viteză.

Direcția vântului este unghiul format între direcția nordului geografic și vectorul vânt. Se exprimă de obicei în grade (°) sau în puncte cardinale și intercardinale. Direcția poate fi modificată de forța de abatere (forța Coriollis), generată de mișcarea de rotație a Pământului care determină abaterea spre dreapta a corpurilor în mișcare în emisfera nordică și spre stânga în emisfera sudică. Se poate considera că abaterea pe ocean este între 40°÷45° față de direcția gradientului, iar pe uscat de 20°÷25°.

Viteza vântului este viteza de deplasare a masei de aer. Se poate exprima în m/s, km/h sau în noduri. Viteza este modificată de forța de frecare – 135° față de viteza vântului. Vântul de la altitudini înalte are viteze mai mari datorită lipsei forței de frecare (la 400÷500 m altitudine dispare forța de frecare).

Vântul poate avea viteze într-un domeniu foarte diferit. Pentru a caracteriza intensitatea acestora, se folosește scara Beaufort.

Tabelul nr. 1 Scara beaufort de măsurare a intensității vanturilor.

[4] [4]- http://revista.meteo.ro/stiinta-natura/cum-se-formeaza-vantul/

Fig.1.3. Distributia teritoriala a energiilor regenerabile [3] [3]- MEF- 2007

Istoricul eolienelor

Energia eoliană este una din cele mai vechi surse de energie regenerabilă. În istoria energeticii ca sursa energetică, vântul este cunoscut omenirii de 10 mii de ani, incă de la începutul civilizației energia vântului se utiliza în navigația maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi se deplasau cu pânze cu 5.000 ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului se utilizau masini eoliene cu axă de rotatie verticală, se utilizau pentru macinarea grănelor. Instalatiile eoliene (mori cu elicele conectate la turn) asigurau funcționarea unor sisteme de irigare pe insula Creta din Marea Mediterană. Morile pentru măcinarea boabelor, ce functionau cu ajutorul energiei vântului, sunt una din cele mai mari performanțe din evul mediu, în sec. XIV olandezii au imbunătățit modelul morilor de vânt și au inceput utilizarea largă a instalațiilor eoliene pentru măcinarea boabelor, așadar moara de vânt este stramosul generatoarelor eoliene.

Fig.1.4. Moara de vânt

Mai târziu, morile se orientau dupa directia vântului si au fost puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului.

Fig.1.5. Moara de vânt cu pânze din zona etnografica Dobrogea de sud

(sursa: www.cimec.ro)

Prima moară de vânt cu pale profilate a aparut in secolul doisprezece. Chiar dacă era foarte simplă, este totusi o dovadă de cercetare aerodinamică a palelor. Acestea au fost utilizate în principal pentru pomparea apei sau pentru macinarea grâului.

În perioada Renașterii, inventatorii celebri ca Leonardo da Vinci s-au interesat foarte intens de morile de vânt, ceea ce a contribuit la numeroase inovatii. De atunci, morile s-au inmulțit și în Europa.

Revoluția industrială a oferit un nou inceput pentru morile de vânt, prin aparitia de noi materiale in ansamblarea lor. În consecință, utilizarea metalului a permis modificarea formei turnului și creșterea considerabilă a mașinilor pe care le numim pe scurt "eoliene" (Fig. 1.6.).

(Fig. 1.6.) Eoliana moderna

(sursa http://www.babilim.co.uk/)

Importanța Eolienelor

Conversia eoliană este una dintre cele mai disponibile tehnologii de energie regenerabilă, fiind un domeniu în care au avut loc numeroase realizări, care au contribuit la creșterea randamentului generării de electricitate. Între 1991 și 2006, capacitatea utilizării energiei eoliene din Uniunea Europeană a crescut, aproximativ cu 33 % pe an. În anul 2012 în România au fost instalați 923 MW, aceasta reprezintă o creștere de 94% a capacității eoliene totale din țara noastră. Capacitatea cumulată de energie eoliană a României a atins 1905 MW la sfârșitul lui 2012, depășind estimările făcute de ANRE precum și planul național de acțiune pentru energia regenerabilă (PNAER).

http://incomemagazine.ro/articole/romania-a-5-a-putere-europeana-in-materie-de-energie-eoliana

Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului prin transferarea momentului cinetic al aerului aflat în mișcare către paletele rotorului. Puterea care poate fi generată de turbină depinde de densitatea aerului, de viteza vântului și de dimensiunea turbinei. Rotoarele majoritații turbinelor sunt orientate spre vânt și se mișcă în funcție de direcția vântului. Energia este concentrată într-un ax rotativ și este transformată în electricitate. Argumente în sprijinul energiei eoliene:

• Este o sursă de energie ecologică, fără emisii de gaze poluante.

• Furnizează energie la costuri scăzute.

• Reprezintă o importantă mare în industria exporturilor.

• Deși modifică peisajul, totuși în jurul său se pot desfășura fara influențe negative activități agricole/industriale.

• Se poate instala atât pe uscat, cât și în larg.

Energia eoliana prezinta și cateva dezavantaje, anume:

Resursa energetică relativ limitată, datorită nestabilității vitezei vantului și numarului redus de amplasamente posibile. Un exemplu: (potentialul Romaniei de productie de energie eoliana este de 14.000 megawati. Pana in prezent, exista cereri pentru o capacitate de 10.000 de megawati, din care au fost aprobate doar 2.000 de megawati).

Poluarea sonora (sunt prea zgomotoase).

Riscul mare de distrugere in cazul furtunilor, dacă viteza vantului depașește limitele admise la proiectare. Oricat de mare ar fi limita admisă, intotdeauna există posibilitatea ca ea să fie depașită.

Harta eoliană a României

Pentru scopuri energetice ne intereseaza zonele în care viteza medie a vântului este cel putin egala cu 4m/s, la nivelul standard de 10 metri deasupra solului.

vitezele egale sau superioare pragului de 4m/s, (redate prin nuante de albastru), se regăsesc in Podișul Central Moldovenesc și mai ales in Dobrogea.

peste 8m/s, sunt redate prin culoare mai inchisa, repartizate indeosebi pe vârfurile cele mai inalte ale Lantului Carpatic.

Fig.1.10. Harta eoliana a României