49862862 Surse Regenerabile de Energie

37
SURSE ALTERNATIVE DE ENERGIE 1

description

Surse regenerabile

Transcript of 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Page 1: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

SURSE ALTERNATIVE DE ENERGIE

- mai 2009-

1

Page 2: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

CUPRINS:

Cap. 1 Introducere 1.1 România, puţin dependentă de importurile de energie

Cap. 2 Influenţa producerii şi consumului energiei asupra mediului

Cap. 3 Influenţa transportării energiei asupra mediului 3.1 Transportarea petrolului 3.2 Impactul reţelelor electrice asupra mediului 3.3 Poluarea vizuală

3.3.1 Poluarea vizuală determinată de liniile electrice aeriene 3.3.2 Poluarea vizuală generată de posturile de transformare 3.3.3 Poluarea vizuală generată de staţiile de transformare şi conexiune

3.4 Poluarea sonoră 3.5 Poluarea electromagnetică 3.6 Poluarea psihică generată de pericole (riscuri) de accidente

Cap. 4 Schimbarea Climei

Cap. 5 Argumente în favoarea surselor alternative de energie

Cap. 6 Energia vântului

Cap. 7 Energia solară

Cap. 8 Energia oceanelor

Cap. 9 Biogazul

Cap. 10 Biomasa

Cap. 11 Conservarea energiei 11.1 Obiectivul central 11.2 Politica de eficienţă energetică 11.3 Barierele în calea promovării eficienţei energetice

BIBLIOGRAFIE

2

Page 3: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Cap. 1 Introducere

Combustibilii fosili de tipul ţiţeiului, gazelor naturale şi cărbunelui constituie la ora actuală principala sursă energetică şi de materii prime exploatate ale planetei. Ca urmare a creşterii economice înregistrată în ultima vreme, sectoarele bazate pe cunoştinte s-au dezvoltat rapid. Drept consecinţă, consumurile energetice au scăzut continuu. Pe de altă parte însă populaţia planetei creşte continuu, astfel că, la nivel global, resursele fosile ale Pamântului se consumă într-un ritm accelerat, iar acestea nu sunt regenerabile la scara de timp a existenţei umane. Prin urmare este de aşteptat ca aceste surse să se apropie de epuizare şi/sau, în orice caz, exploatarea lor să devină destul de curând nerentabilă. De asemenea, în conformitate cu Protocolul de la Kyoto, ţările semnatare din Europa (printre care şi România) şi-au asumat angajamentul de a reduce emisiile de dioxid de carbon (responsabile pentru efectul de seră ) cu 8% în perioada 2008 – 2012, iar arderea combustibililor fosili contribuie în cea mai mare măsură la emisiile de dioxid de carbon. Alternativa o constituie, pentru ambele motive, dezvoltarea şi aplicarea pe scară largă a tehnologiilor bazate pe sursele regenerabile de energie, pentru a reduce dependenţa de resursele fosile.

"Surse regenerabile de energie (SRE)"- înseamnă surse regenerabile de energie altele decât combustibilii fosili (eoliene, solare, geotermale, valuri, maree, hidro, biomasă, gazul din deşeurile urbane, gazul de la instalaţiile de tratare a apelor uzate şi biogazul), după cum se defineşte în Directiva 77/2001/CEE din 27.09.2001 a Parlamentului European.

Sursele regenerabile deţin un potenţial energetic important şi oferă disponibilităţi nelimitate de utilizare pe plan local şi naţional. Valorificarea surselor regenerabile de energie se realizează pe baza a trei premise importante conferite de acestea, şi anume, accesibilitate, disponibilitate şi acceptabilitate.

Sursele regenerabile de energie asigură creşterea siguranţei în alimentarea cu energie şi limitarea importului de resurse energetice, în condiţiile unei dezvoltări economice durabile. Aceste cerinţe se realizează în context naţional, prin implementarea unor politici de conservarea energiei, creşterea eficienţei energetice şi valorificarea superioară a surselor regenerabile. În condiţiile meteo-geografice din România, în balanţa energetică pe termen mediu şi lung se iau în considerare următoarele tipuri de surse regenerabile de energie: solară, eoliană, hidroenergia, biomasa şi energia geotermală. În acest sens, Guvernul României prin Hotărârea nr. 1535/ 2003 a aprobat Strategia de valorificare a surselor regenerabile de energie. Totuşi, încă nu există o legislaţie naţională specifică şi coerentă în acest sens.

Consumul de energie al populaţiei nu este de loc neglijabil. Populaţia României a consumat peste 15 % din consumul total de energie electrică, după cum rezultă din Buletinul Statistic de Industrie, numărul 4 din 2008, editat de Institutul Naţional de Statsitică. Prin urmare, găsirea şi utilizarea unor surse alternative de energie trebuie luate în considerare atât la nivelul industriei cât şi pentru populaţie, la nivel casnic.

Sursele regenerabile de energie pot şi trebuie să contribuie prioritar la satisfacerea nevoilor curente de energie electrică şi de încălzire nu numai în zonele rurale defavorizate, dar şi în mediul urban. Valorificarea surselor regenerabile de energie, în condiţii concurenţiale pe piaţa de energie, devine oportună prin adoptarea şi punerea în practică a unor politici şi instrumente specifice sau emiterea de "certificate verzi" ("certificate ecologice").

La nivelul Uniunii Europene s-a constatat o lipsă acută a cunoştinţelor teoretice şi practice atât la furnizori şi la nivelul specialiştilor în construcţii (arhitecţi, proiectanţi, ingineri de

3

Page 4: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

instalaţii, personal tehnic de instalare şi de întreţinere) cât şi în rândul beneficiarilor – publicul larg - privind posibilităţile oferite de SRE, precum şi necesitatea stringentă de a sprijini oferta şi cererea în sectorul aplicării SRE la construcţiile de dimensiuni mari şi mai mici, în special, la cele cu destinaţia de locuinţe.

Uniunea Europeană a lansat Programul Intelligent Energy – Europe (IEE) pentru promovarea utilizării surselor regenerabile de energie la toate nivelurile in statele membre ale uniunii.

1.1 România, puţin dependentă de importurile de energie

România se numără printre statele Uniunii Europene cel mai puţin dependente de importurile de energie, cu o pondere de 29% a resurselor provenite de peste hotare în consumul intern, la nivelul anului 2006, potrivit datelor Biroului de Statistică al Comisiei Europene, Eurostat. Polonia şi Marea Britanie au importat, în acelaşi an, 20% din energia necesară, iar Cehia a avut nevoie de resurse de peste hotare în proporţie de 28%. Cele mai mari rate de dependenţă se regăsesc în Cipru (102% - o parte din energie nu a fost folosită în anul în care a fost importată), Malta (100%), Luxemburg (99%) şi Irlanda (91%). Singurul exportator net de energie este Danemarca, cu o rată de dependenţă de -37%.

În anul analizat, cei mai mari producători de energie din UE au fost Regatul Unit al Marii Britanii (183,9 milioane tep), Germania (137 milioane tep), Franţa (136 milioane tep) şi Polonia (77 milioane tep), state care au produs peste 60% din totalul de 871,2 milioane tep înregistrat la nivelul blocului comunitar.

Cap. 2 Influenţa producerii şi consumului energiei asupra mediului

La producerea energiei din surse energetice se elimină substaţe poluante cu impact negativ asupra mediului. La arderea combustibililor fosili se poluează aerul atmosfericcu oxizi de carbon (CO şi CO2), oxizi de sulf (SO2 şi SO3), oxizi de azot (NO şi NO2), aldehide, hidrocarburi, praf etc. 

Dereglarea ecosistemelor acvatice impurifică solul. Mediul ambiant poate fi poluat de sectorul energetic direct sau indirect:

- Tehnologiile cu impact direct ţin de transformarea energiei combustibilului fosil în energia electrică şi termică, transformând energia potenţială a carburanţilor în energie cinetică;

- Indirect mediul este poluat de tehnologiile energo-fage.

Arderea cărbunelui poluează prin:

4

Page 5: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

  - emisii de poluanţi (oxizi de carbon, sulf şi azot, particule de praf);  - contribuie la schimbarea globală a climei prin gazele cu efect de seră;   - elimină zgură, care au efecte complexe asupra atmosferei, solului şi apelor subterane, elimină pulberi metalice;- produce deşeuri;Petrolul şi gazele naturale:- produc poluarea marină şi a coastelor litoralelor;- modifică pH-ul solului prin acumulări de hidrocarburi;- la ardere produce SO2, NOx, CO2 şi - gaze cu efect de seră, ce contribuie la formarea

ploilor acide.

Cap. 3 Influenţa transportării energiei asupra mediului

3.1 Transportarea petrolului

Transportul energiei poate avea efecte locale de poluare. Mările şi oceanele sunt afectate de petrolul care se revarsă în urma diverselor accidente. Astăzi hidrocarburile reprezintă principalii poluanţi ai bazinelor acvatice mari. Hidrocarburile sunt rezistente la acţiunea bacterilor, deaceea persistă timp îndelungat în regiunile infectate. Alt pericol este că petrolul, având o densitate mai mica decât a apei, formează la suprafaţa apei o peliculă, care împiedică difuzarea oxigenului în apă. Ca rezultat apar probleme la asimilarea clorofiliană şi respiraţia organismelor, fapt care îngreunează fotosinteza fitoplanctonului, care produce circa 70% din oxigenul atmosferic. Algele şi planctonul, care reprezintă alimentul de bază în ecositemele marine, încetează să prolifereze. Deversările în urma transportării ţiţeiului şi accidentelor în ecosistemele marine se estimează la peste 12 milioane tone.

Astăzi peste 85% din petrolul exploatat pe glob se transportă cu ajutorul tancurilor petroliere uriaşe unele având peste 320 m lungime şi o capacitate de peste 2 milioane brarili. Exemple de mari accidente sunt:

– eşuarea petrolierului "Amoco Cadiz" în 1978, coastele franceze din Bretagne a determinat deversarea a 230.000 tone de petrol în mare, fiind afectată fauna şi flora din regiune pe suprafe?e de sute de kilometrii patraţi în lungul coastelor;

– un alt accident grav s-a înregistrat în Golful Prinţul William din Alaska, unde eşuarea petrolierului "Exon Valdez", in 1989, a determinat deversarea în apele oceanului a 38000 tone petrol, care au afectat grav ecosistemele marine pe o suprafaţă de 1500 km.p.. Cheltuielile legate de îndepartarea poluării suportate de Compania Exon, proprietara vasului, au fost de 2,5 miliarde dolari.

3.2 Impactul reţelelor electrice asupra mediului

 Principalele tipuri de poluări pe care reţelele electrice le generează asupra mediului înconjurător sunt:   · vizuală – deteriorarea peisajului;   · sonoră:

– zgomote produse de funcţionarea sau vibraţii ale elementelor (conductoarelor) reţelelor electrice şi în special, a transformatoarelor;

5

Page 6: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

– zgomote produse de descărcarea corona pe liniile de înaltă şi foarte înaltă tensiune;   · electromagnetică: efecte sonore şi luminoase ale descărcării corona, perturbaţii radio şi ale emisiunilor de televiziune, înfluenţe ale câmpului electric şi magnetic asupra organismelor vii;

  · psihică şi pericole (riscuri) de accidente:– teama provocată de apropierea de reţelele electrice şi de efectele vizuale şi sonore ale

acestora;– accidente, cazuri mortale. · ecologică:– ocuparea terenurilor;– defrişarea pădurilor;– protecţia naturii şi a peisajului;– influenţa asupra instalaţiilor şi construcţiilor, etc.

Utilizarea tensiunilor din ce în ce mai înalte în reţelele electrice este determinată de raţiuni tehnico-economice, pentru transportul de puteri electrice pe distanţe din ce în ce mai mari.

Pentru liniile electrice de medie şi joasă tensiune impactul cu mediul înconjurător se referă, îndeosebi la: ocuparea terenurilor, defrişarea pădurilor, poluarea vizuală şi impactul cu alte elemente de construcţii şi instalaţii.

 3.3 Poluarea vizuală

Poluarea vizuală generează deteriorarea peisajului proporţional cu tensiunea nominală, cele mai poluante fiind liniile electrice aeriene (L.E.A.) de înaltă şi foarte înaltă tensiune, precum şi staţiile de transformare.

Încercări şi propuneri de limitare a efectelor negative s-au făcut şi se caută şi în continuare, ele vizând atât designul stâlpilor cât şi a traseelor prin ascunderea liniilor electrice în spatele unor elemente naturale. „Camuflarea” liniilor electrice aeriene se aplică la traversarea şoselelor cu ajutorul unor zone împădurite sau pe traseu prin folosirea denivelărilor naturale ale solului.

Problema protecţiei mediului ambiant din punctul de vedere al poluării vizuale, a căpătat o atenţie deosebită în multe ţări. O atenţie deosebită în acest sens, se acordă în ţările cu un potenţial turistic important. Astfel, în Elveţia sunt în vigoare, la nivel federal, “Directive cu privire la protecţia naturii şi a peisajului” elaborate de Departamentul Federal de Interne, pe baza studiilor unui grup de lucru interdisciplinar pentru elaborarea unor directive având ca temă „Transportul energiei electrice şi protecţia peisajului”. Aceste reguli au ca obiect asigurarea principiilor de protecţie ale naturii şi ale peisajului în sens global, pentru integrarea armonioasă în peisaj a instalaţiilor pentru transportul şi distribuţia energiei electrice. Directivele se adresează autorilor de proiecte, instanţelor însărcinate cu evaluarea lor şi autorităţilor care eliberează autorizaţii de construcţie.

Domeniul de aplicare al acestor directive se referă la:- alimentarea cu energie electrică în general (linii electrice aeriene şi în cablu subteran

pentru toate nivelurile de tensiune, staţii electrice de transformare şi conexiune);- alimentarea cu energie electrică a căilor ferate electrificate (linii electrice aeriene şi în

cablu subteran pentru toate nivelurile de tensiune, staţii electrice de transformare şi conexiune);

- transmisia de informaţii (linii aeriene şi cabluri ale reţelelor de telefonie, linii de semnalizare, linii de antenă).

3.3.1 Poluarea vizuală determinată de liniile electrice aeriene

6

Page 7: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Poluarea vizuală este datorată caracterului industrial, extins pe trasee lungi ale acestora (în special, datorită L.E.A. de înaltă şi foarte înaltă tensiune) care, plasate în mijlocul naturii, alterează peisajul. Contradicţia apare între factorul economic (care reclamă trasee de linii electrice cât mai scurte) şi factorul natural (necesitatea de a proteja terenurile fertile, ocolirea pădurilor şi conservarea peisajului). Sunt socotite regiuni demne de protecţie contra obstrucţionării vizuale părţile din peisaj care se disting prin: valoarea lor naturală, diversitatea lor, semnificaţia istorică sau culturală, raritatea sau armonia lor.

3.3.2 Poluarea vizuală generată de posturile de transformare

Din punct de vedere constructiv, posturile electrice de transformare sunt de trei feluri: subterane, supraterane şi aeriene.

Posturile de transformare subterane nu ridică probleme sub aspectul poluării vizuale a mediului înconjurător.

Posturile de transformare supraterane pot fi înglobate în construcţiile pe care le deservesc (industriale, blocuri de locuinţă etc.) fiind însă şi în cazuri în care ele trebuie executate în construcţii independente, ceea ce diminuează din estetica peisajului prin aspectul mai puţin plăcut al acestora, ocuparea terenurilor, nearmonizarea lor arhitecturală cu zona în care se amplasează.

Pentru aceste cazuri, una din soluţiile cel mai des utilizate în ultima vreme este miniaturizarea posturilor de transformare, asigurându-se prin aceasta dimensiuni cât mai mici ale construcţiei. La această soluţie s-a ajuns ca urmare a progreselor făcute în tehnologia de fabricare a echipamentelor electrice, unde aerul care forma spaţiul dielectric dintre faze a fost înlocuit cu alte materiale cu caracteristici electroizolante mai favorabile. De asemenea, există preocupări privind realizarea unor construcţii cu aspect plăcut sau care se încadrează în mediul înconjrător.

Posturile de transformare aeriene sunt construite pe stâlpi din lemn sau din beton, de dimensiuni mari, aspectul nefiind estetic. Întreg echipamentul postului de transformare nu este întotdeauna bine finisat. S-au căutat continuu soluţii pentru ameliorarea estetică a posturilor de transformare aeriene. Astfel, de la posturi de transformare pe doi stâlpi şi cu balustradă pentru susţinerea transformatorului s-a trecut la posturi de transformare pe un singur stâlp, iar în ultima vreme s-a renunţat şi la balustrada pentru transformator, odată cu apariţia transformatoarelor etanşe care pot fi agăţate.

3.3.3 Poluarea vizuală generată de staţiile de transformare şi conexiune

Staţiile de tip exterior, indiferent de faptul că echipamentul de comutaţie primară şi transformatoarele de măsurare sunt plasate la sol sau la semiînălţime pe cadre, prin caracterul lor industrial, poluează estetic peisajul. Pot fi luate în consideraţie trei soluţii, care ameliorează această situaţie:- mascarea staţiilor de transformare de tip exterior prin plantaţii de pomi în imediata

vecinătate a exteriorului gardului staţiei;- amplasarea staţiilor electrice în întregime în interiorul construcţiilor (staţii de tip

interior) şi la care aerul rămâne în continuare mediul electroizolant între elementele aflate sub tensiune; aceste instalaţii ocupă însă volume de construcţii relativ mari;

- utilizarea tehnologiei instalaţiilor capsulate, în care mediul electroizolant este hexaflorura de sulf; instalaţia capsulată cuprinde atât barele şi conexiunile, cât şi aparatajul de comutaţie primară; instalaţiile de acest tip ocupă un spaţiu relative.

7

Page 8: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

3.4 Poluarea sonoră

Poluarea sonoră generează multiple efecte asupra organismului, în funcţie de trei parametri: intensitate (tărie), înălţime (frecvenţă) şi durată.

Poluarea sonoră produsă de centralele şi reţelele electrice poate să aibă caracter intermitent sau permanent. Depăşirea unor anumite valori poate deveni nocivă pentru om.

Nocivitatea zgomotelor are consecinţe diverse, pornind de la generarea unui sentiment de frică mergând după caz până la pierderea totală sau parţială a auzului. Nivelul de zgomot depinde de intensitatea şi de frecvenţa lui, fiind divers în centralele şi reţele electrice, atât ca natură (mecanică, electrică, magnetică, electrodinamică, termică), precum şi ca durată (permanent, intermitent). În unele cazuri, un acelaşi utilaj produce componente de natură diferită. Motoarele electrice de exemplu, determină atât vibraţii ale circuitului magnetic cât şi zgomote aerodinamice, iar ventilatoarele dau naştere la zgomote de natură aerodinamică peste care se suprapune şi o componentă mecanică.

Zgomote cu caracter intermitent sunt produse în centralele şi reţelele electrice de către echipamente în unele etape ale funcţionării lor. Conectarea şi deconectarea unui întreruptor de medie sau înaltă tensiune, ca şi a unui contactor electric, sunt însoţite întotdeauna şi de zgomote puternice.

Zgomote cu caracter permanent se produc în centralele şi reţelele electrice pe toată durata funcţionării instalaţiilor.

Liniile electrice aeriene de înaltă şi foarte înaltă tensiune sunt însoţite în funcţionarea lor de un zgomot specific determinat de descărcarea corona (descărcări electrice incomplete în jurul conductoarelor sub tensiune). Ca orice descărcare electrică, acest fenomen este însoţit de zgomote şi de emisie de lumină. Sub liniile aeriene de 220 kV şi 400 kV, ca şi în staţiile de transformare cu aceleaşi tensiuni, se aud zgomote specifice, iar în unele cazuri noaptea, se observă şi efectul luminos al fenomenului. Descărcarea corona determină un zgomot a cărui intensitate depinde de raza conductorului (cu cât conductorul este de rază mai mică cu atât fenomenul coronaeste mai accentuat), de numărul de conductoare din fascicul şi de umiditatea atmosferică. Nivelul zgomotului audibil calculat variază între (40...60) dB (raportat la 20 mP), în funcţie de tensiunea liniei electrice, de numărul de conductoare pe fază, de secţiunea conductoarelor, condiţiile meteorologice şi distanţa faţă de faza exterioară a liniei electrice. În S.U.A. se consideră că limita maximă admisibilă a zgomotului audibil este de (50...60) dB măsurat la 15 m depărtare de faza exterioară a liniei electrice şi sub ploaie puternică.

Transformatoarele de putere şi autotransformatoarele generează zgomote, compuse dintr-un ton fundamental de 100 Hz şi armonice ale acestuia, repartizate în funcţie de tipul şi caracteristicile echipamentului. Aceste armonici scad cu frecvenţa. Zgomotul se datorează vibraţiilor miezului magnetic şi înfăşurărilor care se transmit prin uleiul electroizolant şi cuvă. Zgomote cu caracter intermitent sunt date şi de ventilatoarele de aer, care servesc la răcirea transformatoarelor atunci când acestea sunt în funcţiune.

3.5 Poluarea electromagnetică

Descărcarea corona care apare în instalaţiile de înaltă şi foarte înaltă tensiune este însoţită de apariţia de o succesiune de impulsuri de curent de scurtă durată. Propagarea acestor curenţi determină, în jurul circuitelor parcurse, apariţia de câmpuri electromagnetice perturbatoare, de frecvenţa şi amplitudine diferite, şi care conduc la distorsionarea semnalelor utile ale emisiilor radio şi televiziune. Poluarea electromagnetică este specifică instalaţiilor cu tensiunea nominală peste 220 kV şi prezintă o importanţă deosebită odată cu

8

Page 9: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

extinderea comunicaţiilor în domeniul frecventelor înlate şi foarte înalte. 

Perturbaţiile de înaltă frecvenţă determinate de descărcarea corona se manifestă atât în instalaţiile radio care funcţionează, în general, în banda de frecvenţă de (0,5...1,6) MHz, cât şi în cele de televiziune (24...216) MHz şi de telefonie de înaltă frecvenţă prin curenţi purtători.

Perturbaţiile în domeniul radiofrecvenţă depind de: gradientul de tensiune superficial al conductorului, de numărul şi dimensiunile conductoarelor din fascicul, de distanţa receptorului radio faţă de linia electrică de înaltă tensiune şi de condiţiile meteorologice. Pe timp frumos, nivelul perturbaţiilor radio, în cazul liniilor cu tensiunea nominală de 400 kV poate atinge 50 dB (la 20 m de axul liniei şi raportat la 1 mV/m); pe timp de ploaie nivelul perturbator poate atinge 70 dB.

Perturbaţii ale emisiunilor de televiziune sunt determinate de doi factori  · perturbaţii pasive, datorate prezenţei instalaţiilor electrice şi reflexiilor semnalului util determinate de acestea (apariţia imaginilor “fantomă”);  · perturbaţii active, datorate distorsionării semnalului util de către câmpul perturbator de înaltă frecvenţă determinat de descărcarea corona.

Perturbaţiile electromagnetice, de înaltă frecvenţă, determinate de descărcarea corona cresc odată cu intensitatea ploii şi se manifestă mai ales, în zone cu intensităţi slabe ale semnalului TV, ca şi în cazul unei montări nefavorabile a antenei de recepţie. Se poate ajunge la nivele perturbatoare de (40...70) dB, la o frecvenţă de 75 MHz.

Prezenţa descărcării corona în instalaţiile de înaltă tensiune conduce şi la pierderi de energie electrică, care sunt dependente de o serie de factori constanţi (tipul stâlpului, secţiunea conductorului fascicular, distanţa dintre conductoarele unui fascicul şi distanţa dintre faze) şi factori variabili (tensiunea de serviciu a liniei electrice, condiţiile meteorologice, starea suprafeţei conductoare, clemelor şi armăturilor, tipul şi gradul de poluare al izolatoarelor). 

Pierderile prin descărcarea corona nu depind de puterea transmisă în instalaţie şi reprezintă câteva procente din capacitatea de transport a liniei. 

3.6 Poluarea psihică generată de pericole (riscuri) de accidente

Poluarea psihică rezidă în sentimentul de teamă pe care-l provoacă instalaţiile electrice asupra factorului uman.

Acest sentiment este valabil şi pentru personalul instruit care lucrează în staţiile de transformare, de conexiuni, care manifestă teamă cu caracter temporar (la declanşările intempestive ale întrerupătoarelor aflate în imediata apropiere) sau cu caracter permanent (teama pe care o inspiră efectele presupuse ale câmpului electric şi magnetic asupra stării de sănătate).

Influenţa câmpului electric produs de către instalaţiile electrice asupra organismelor vii formează obiectul unor cercetări din ce în ce mai ample şi mai profunde, odată cu creşterea tensiunilor utilizate în reţelele electrice.

Din măsurătorile efectuate a rezultat că, la o linie electrică aeriană cu tensiunea nominală de 400 kV cu dublu circuit, câmpul electric are valori de până la 15 kV/m. Pentru o linie aeriană cu tensiunea nominală de 765 kV, valorile maxime măsurate ale câmpului electric la sol pot depăşi 15 kV/m.

Valorile limită admise ale câmpului electric încă nu sunt complet definite; studiile efectuate au pus în evidenţă fenomene de: oboseală, scăderea atenţiei, slăbiciune în membrele

9

Page 10: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

superioare, senzaţii de ameţeală, schimbarea ritmului de somn cu insomnii şi treziri frecvente, în cazul persoanelor care lucrează în zone cu câmpuri electrice intense. În prezent se consideră faptul că pentru valori sub 5 kV/m nu există pericole pentru om, între 5 kV/m şi 25 kV/m trebuie să se limiteze timpul de lucru în câmp electric, iar peste 25 kV/m nu se poate lucra decât luând măsuri speciale de protecţie. 

Problemele legate de efectele câmpurilor magnetice asupra organismelor vii sunt în studiu, nefiind încă definite complet limitele admise şi nici efectele concrete asupra factorului uman.

Pericolele (riscurile) de accidente datorate curentului electric sunt în principal electrocutările şi arsurile.

Electrocutările sunt provocate de trecerea unui curent electric prin corpul omului, fie ca urmare a atingerii directe cu partea metalică a unei instalaţii electrice aflate sub tensiune, fie indirect prin atingerea unor elemente metalice care au ajuns accidental sub tensiune (conturnări sau străpungeri ale elementele electroizolante, inducţie).

Curentul electric care trece prin corpul omenesc, în funcţie de frecvenţa şi intensitatea lui, poate provoca efecte diferite. Astfel, un curent electric de 50 Hz cu o intensitate de până la 0,9 mA este insensibil, între (1,2...1,6) mA provoacă senzaţii de furnicături, între (8...9,5) mA dureri de braţe, iar la 15 mA desprinderea omului de elementul aflat sub tensiune nu se mai poate face cu forţe proprii. Aceste fenomene au condus la concluzia că pentru a nu fi periculos, curentul electric prin om nu trebuie să depăşească 10 mA. În curent continuu această limită este de 50 mA.

În curent alternativ, la valori mai mari de 10 mA, în funcţie de durata de trecere a curentului electric, organismul viu este lezat, cele mai grav afectate fiind inima şi sistemul nervos. Se poate produce moarte prin electrocutare, caz destul de des întâlnit în instalaţiile energetice. Arsurile generate de efectul termic al arcului electric asupra organismului viu sunt, în general, mai grave decât arsurile provocate de alte cauze. Arcul electric comportă temperaturi înalte şi totodată poate determina transferul pe suprafaţa corpului uman de metale topite.

Cap. 4 Schimbarea Climei

Schimbarea climei este rezultatul acumulării în atmosferă a gazelor de seră: CO2, CHx4, NOx, SOx.

80% din totalul emisiilor de CO2 se datorează consumului surselor energetice, la staţiile termo-electrice, mijloacele de transport, în industrie.

Cantitatea de CO2 obţinută la producerea unei unităţi de energie diferă în dependenţă de sursa energetică. Cea mai mare cantitate de CO2 se obţine la arderea căbunelui, care este compus preponderent din carbon.

10

Page 11: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

La arderea gazelor naturale (preponderent metan) se obţine bioxid de carbon şi apă, cantitatea oxidului fiind mai mică în comparaţie cu cărbunele.

Petrolul, care este un amestec de hidrocarburi, se situează între cărbune şi gazele naturale. Corelaţia cărbunelui, petrolului şi gazelor naturale în dependenţă cantitatea de CO2 obţinută la arderea lor este:

                                       2 : 1,5 : 1

Acesta este unul din motivele utilizării la staţiile termo-electrice anume a gazelor naturale şi nu a petrolului sau a cărbunelui, chiar şi dacă rezervele de cărbune sunt mai mari.

Metanul, al doilea gaz de seră, este un produs secundar al procesului de ardere a cărbunelui.

Peste 90% de oxid de sulf şi oxizii azotului sunt rezultatul consumului energetic. Aceste gaze favorizează formarea ploilor acide, care dăunează considerabil vegetaţia, solurile, bazinele acvatice, clădirile şi, cel mai important, sănătatea oamenilor.

Pe peninsula scandinavă există mii de bazine acvatice fără de viaţă. Curenţii de aer au adus ploi cu nivel acidic ridicat din Anglia, Scoţia şi ţările Europei de Est.

Începând cu anii '30 ai secolului XX în unele lacuri ale Suediei nivelul acidităţii apei de ploaie a crescut de sute de ori. Ploile acide schimbă pH-ul bazinelor la un pH<5. Bazinul numai are peşti, microplancton, vegetaţie.

Animalele terestre, în special păsările ce locuiesc lângă bazine, isi reduc efectivul, îşi schimbă habitatul (locul de trai) sau decedează în urma lipsei de hrană.

Cap. 5 Argumente în favoarea surselor alternative de energie

Acest articol reprezintă o selecţie de constatări, date, comparaţii referitor la relaţiile dintre energie, mediul înconjurător, schimbare a climei, alternative energetice. Datele sunt plasate haotic, neavând legătură una cu alta, deoarece au fost colectate din diferite surse informative (ceea ce poate fi o cauză a necorespunderii complete a cifrelor) la diverse teme, iar fiecare punct necesită o analiză individuală pentru că fiecare reprezintă ceva aparte cu efectul său specific. Citirea acestui articol poate că nu va fi plăcută, dar, sper, va fi utilă.Deci, sursele alternative de energie:

1. Nu provoacă ploile acide.2. Nu provoacă eutrofierea apei.3. Nu produc iradierea (ca în cazul substanţelor radioactive).4. Nu produc schimbarea climei.

11

Page 12: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

5. Nu elimină CO2, NOx, SO2.6. La arderea hidrogenului se elimină apă.7. Sunt renovabile, practic, nelimitate.8. Rezolvă parţial problema deşeurilor.9. Este o posibilitate a ţărilor lipsite de resurse energetice tradiţionale de a-şi produce singure energie.10. Poate fi utilizată practic pretutindeni.11. Peste 50 ani concentraţia CO2 în atmosferă se va dubla.12. Poate înlocui, practic, toate tipurile tradiţionale.13. Energia cinematică a curenţilor oceanici este apreciată cu o mărime de nivelul 1018J.14. Resursele energetice a oceanului planetar bazate pe diferenţa temperaturii de la suprafaţă şi fund constituie o marime de 1026J.15. Pe râul Rans (Franţa) funcţionează o staţie electrică bazată pe energia fluxului şi refluxului (deci, e posibil!), care îndestulează pe deplin 2 oraşe cu energie electrică.16. Un singur automobil, la viteză medie, elimină la fiecare kilometru peste 2 grame CO2.17. Autovehiculele sunt responsabile pentru 14% din emisiile de CO2 provenite de la arderea tuturor combustibililor fosili de pe glob.18. Numărul autovehiculelor este în creştere permanentă (în SUA unei maşini revin 1,7 persoane).19. În apropiaţii 100 ani temperatura globală va creşte cu 2-5 ºC.20. În ultimii ani în RM temperatura maximă a solului a fost de 65 ºC, a aerului – 40 ºC – este o urmare a schimbării climei.21. La producerea unui kWh în atmosferă se elimină 500-1000g de CO2, în dependenţă de combustibilul utilizat.22. La fermentarea unui m3 de deşeuri vegetale sau animale se poate obţine 20-40 m3 de biogaz cu un randament de 50-80% de metan.23. Folosind retrofitting-ul (reabilitarea izolaţiei termice) încăperii se poate reduce consumul energiei (pe timp de iarnă) de la cca 200 kWh/m2 la cca 90-100 kWh/m2 (peste 50%).24. La arderea cărbunelui, produselor petroliere, gazelor naturale se elimină cantităţi enorme de CO2, NOx, SO2 – gaze cu efect de seră.25. Extragerea cărbunelui provoacă perturbarea solului, schimbarea utilizării terenului şi distrugerea pe termen lung a ecosistemului.26. Extragerea petrolului provoacă poluarea marină, distrugerea şi reducerea florei şi faunei acvatice şi de litoral.27. Centralele hidroelectrice provoacă schimbări esenţiale în ecosistemele acvatice, calitatea apei, modifică sedimentarea.28. Energetica nucleară poluează apele de suprafaţă şi subterane prin minerit.29. Sursele tradiţionale (petrol, cărbune, gaze naturale) vor fi irosite complet deja în 2100.30. Creşterea populaţiei la 8 mlrd în 2020 va ridica cererea de energie cu 65-95% comparativ cu cererea actuală.31. În 2020 cererea anuală de gaze naturale va fi circa 4000 mlrd m3 – aproape cât întreaga rezervă actuală a SUA.32. Din 2020 consumul zilnic de petrol va fi de circa 90 mln barili – cu 25 mln barili/zi decât în present.33. În 2020 se aşteaptă dublarea extracţiei cărbunelui (dacă va fi?!) – la 7 mlrd tone/an – mai mult decât dublul rezervelor totale cunoscute ale Canadei sau Angliei.34. Cererea de energie creşte cu 1,6-2,4% anual.35. Circa 40% din populaţia actuală nu are acces la energia necesară pentru un nivel de existenţă minim.36. Utilizarea doar a 1% din energia solară captată de Pământ va acoperi toate necesităţile omenirii în energie.37. Există tehnologii de utilizare a surselor alternative de energie cu un cost final mai mic decât cel actual.38. Criza energetică condiţionează criza economică a unei ţări.39. Rezervele de gaze naturale sunt în continuă scădere. Exemplu: în România – de la 452 mlrd m3 în 1994 la 272 mlrd m3 în 2020 (în condiţiile actuale de consum).40. La creşterea temperaturii globale cu un 1 ºC nivelul global al mării va creşte cu 6

12

Page 13: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

m.41. Utilizarea resturilor animaliere la obţinerea biogazului reduce considerabil poluarea apelor cu nitraţi.42. Anual în atmosferă se elimină 20-22 mlrd tone CO2 (echivalentul arderii 7,5 mlrd tone petrol).43. În ultimul secol nivelul global al mării s-a ridicat cu 10 cm datorită creşterii temperaturii cu 0,5-0,6 grade centisemale.44. Ridicarea nivelului global al mării cu 1 m, provocată de creşterea temperaturii globale, va modifica geografia lumii prin acoperirea cu apă a teritoriilor cu nivel coborât sau micşorarea suprafeţelor acoperite cu gheaţă.45. Ridicarea temperaturii va modifica radical regimul pluviometric şi eolian, ce pot avea consecinţe asupra distribuţiei termice între ecuator şi poli, atrăgând schimbări în harta zonelor de vegetaţie şi deşertice.46. Durata medie de staţionare a moleculelor de CO2 până la absorbţia lor în ciclul biologic este de 2-4 ani.47. Conform WEC (World Energy Council) rezervele mondiale confirmate de gaz metan sunt egale cu cele de petrol, însumând 141×1012 m3, cu o durată de aprovizionare de 65 ani la nivelul consumului actual.48. Poluarea termică provocată de centralele electrice poate duce la efectul de “înflorire” a apei bazinului.49. La transportarea energiei electrice pe liniile de tensiune înaltă se produce poluarea electromagnetică a mediului.50. În perioada 1950-2000 creşterea medie anuală a CO2 este de 0,4%.51. În următorii 30 ani se aşteaptă o creştere de până la 70% a consumului de energie.52. În viitorii 20 ani se prognozează o creştere a concentraţiei de CO2 de 25-40%.53. 55-70% din costul energiei constitue preţul combustibilului (vântul şi soarele, însă, nu costă nimic!).54. Cantitatea anuală de energie recepţionată la sol este de 600-2600 kWh/m2 în dependenţă de latitudine, altitudine, gradul de acoperire cu nori.55. Locuitorii R.Moldova au la dispoziţie circa 2000 ore pe an de “soare sănătos”. Astfel, o instalaţie solară de 2-3 m2 va asigura gospodăria unei familii în necesităţile energetice electrice şi termice (sezonier).56. Un cuptor de sticlă elimină zilnic 1225 kg de SO2.57. Conform datelor Agenţiei de protecţie a mediului SUA (EPA) jumătate din poluarea auto este produsă de 10% din flota de vehicule – modele învechite şi în stare tehnică proastă (situaţie tipică pentru RM).58. Vehiculele “curate” (utilizează produse petroliere cu caracteristici ameliorative (cu conţinut suplimentar de O2 de 2%), filtru catalizator la eşapament etc) pot reduce emisiile cu peste 90%.59. Automobilele electrice reduc emisia de noxe (noxelor) cu circa 95% în zona unde sunt utilizate.60. Automobilele electrice reduc emisia noxelor cu 20-40% pe lanţul: producere energie electrică – reîncărcare ciclică a bateriei – exploatare vehicule.61. Un electromobil cu acumulator utilizează 25 kWh la 100 km parcurşi în oraş sau 150 km autostradă.62. În oraşul Bremen (Germania) sunt utilizate electromobile poştale, ce au o baterie de 650 kg cu o rază de acţiune de 350-450 km. Costul acestui transport se echivalează cu cel Diesel.63. Firma “Peugeot” (Franţa) a dezvoltat un scooter electric cu baterie Cd-Ni cu o rază de acţiune de 45 km.64. Un electomobil elimină (comparaţie cu 100% emisii vehicul cu benzină) 4% - CO, 60% - CO2, 10% - substanţe nearse (sunt incluse şi emisiile obţinute la obţinerea energie electrice).65. Între ‘90 şi ’93 în Europa CO2 emis de transporturi a crescut de la 17,9% la 21,1%.66. În localităţile urbane, practic, 2/3 din emisia NO2 este datorată transportului urban.67. Ozonul stratosferic scade cu 3% anual.68. Anual se elimină peste 7 tone CO2/locuitor Europa (1990).69. În România ploile acide afectează 3,5 mln hectare de pădure (50% din fondul forestier).

13

Page 14: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Cap. 6 Energia vântului

Vântul este rezultatul activităţii energetice a soarelui şi se formează datorită încălzirii neuniforme a suprafeţei Pământului. Mişcarea maselor de aer se formează datorită temperaturilor diferite a două puncte de pe glob, având direcţia de la punctul cald spre cel rece.

Fiecare oră pământul primeşte 1014 kWh de energie solară. Circa 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.

Omenirea utilizează energia eoliană pe parcursul a câtorva milenii. Vântul impunea să lucreze morile de vânt, mişca corăbiile cu pânze. Energia cinetică a vântului a fost şi este accesibilă practic în toate părţile pământului. Este atractivă şi din punct de vedere ecologic - nu produce emisii în atmosferă, nu formează deşeuri radioactive.

Ca sursă energetică primară vântul nu costă nimic. De asemenea această poate fi utilizată decentralizat - este o alternativă bună pentru localităţile mici aflate departe de sursele tradiţionale.

IstoriculDrept sursă energetică vântul este cunoscut omenirii de 10 mii de ani. Încă la orizontul civilizaţiei energia vântului se utiliza în navigaţia maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi mergeau sub pânze încă 5.000 ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului maşini eoliene cu axă verticală de rotaţie se utilizau pentru măcinarea grăuntelor. Cunoscutele instalaţii eoliene (mori cu elicele conectate la turn) asigurau funcţionarea unor sisteme de irigare pe insula Creta din Marea Mediterană. Morile pentru măcinarea boabelor, care funcţionau pe baza vântului, sunt una din cele mai mari performanţe a secolelor medii. În sec. XIV olandezii au îmbunătăţit modelul morilor de vânt, răspândite în Orientul Mijlociu, şi au început utilizarea largă a instalaţiilor eoliene la măcinarea boabelor.

În 1854 în SUA apare o pompă de apă, care funcţiona pe baza energiei vântului. Ca construcţie, această pompă semăna cu modelul morilor de vânt, dar avea mai multe palete (braţe) şi un fluger pentru determinarea direcţiei vântului. Către anul 1940 în SUA peste 6 milioane de instalaţii de acest tip se utilizau pentru pomparea apei şi producerea energiei electrice. Este socotită o premiză a cuceririi Vestului sălbatic, datorită posibilităţii de asigurare cu apă a fermelor zootehnice. Însă la mijlocul secolului XX vine sfârşitul utilizării large a energiei vântului, venind în schimbul ei o sursă energetică modernă - petrolul.

Interesul către energetica vântului reapare după câteva crize petroliere trăite de omenire timp de câteva decenii. Acest lucru se petrece la începutul anilor '70, datorită creşterii rapide a preţurilor la petrol.

14

Page 15: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Tendinţele de utilizare a vântului sunt îndreptate în primul rând pentru producerea energiei electrice, deoarece pentru statele industrializate pompele nu sunt importante.

Potenţialul eolian major este observat pe litoralurile marine, pe ridicături şi în munţi. Dar există multe alte teritorii cu un potenţial eolian necesar pentru utilizare. Ca sursă energetică vântul poate fi mai greu de calculat spre deosebire de soare, dar în anumite perioade prezenţa vântului se observă pe parcursul întregii zile. Asupra resurselor eoliene influenţează relieful pământului şi prezenţa barierelor (obstacolelor) plasate la înălţimi de până la 100 metri. De aceea vântul, într-o mai mare măsură, depinde de condiţiile locale (relief) decât de soare. În localităţile montane, spre exemplu, două suprafeţe pot avea potenţial solar egal, însă potenţialul vântului poate fi diferit datorită diferenţei în relief şi direcţiile curenţilor maselor de aer. În legătură cu aceasta planificarea locului pentru plasarea instalaţiei se petrece mai detaliat decât montarea unui sistem solar.

Energia vântului de asemenea este supusă schimbărilor sezoniere a timpului. Lucrul unei asemenea instalaţii este mai efectiv iarna şi mai putin efectiv în lunile de vară (în cazul sistemelor solare situaţia este inversă). În condiţiile climaterice din Danemarca sistemele fotoelectrice sunt efective la 18% în ianuarie şi la 100% în iulie. Eficacitatea lucrului staţiei eoliene este de 55% în iulie şi 100% în ianuarie. Astfel, varianta optimă este combinarea într-um sistem a instalaţiilor eoliene şi solare. Asemenea sisteme simbiotice asigură o productivitate a energiei electrice mai înalt în comparaţie cu instalaţiile eoliene sau fotoelectrice, luate aparte.

Cantitatea energiei produse pe baza vântului depinde de densitatea aerului, de suprafaţa de elicei şi viteza vântului la puterea a treia.

Densitatea aeruluiElicele staţiilor eoliene se roteşte datorită mişcării maselor de aer: cu cât este mai mare masa aerului, cu atât mai repede se rotescelicele, producând o cantitate mai mare de energie. Din cursul de fizică se ştie, că energia cinematică a corpului în mişcare, în cazul dat aerul, este proporţională cu masa lui. De aceea energia vântului depinde de densitatea aerului - cu cât densitatea este mai mare, cu atât forţa de acţiune este mai mare (densitatea depinde de cantitatea moleculelor într-o unitate de volum). La presiunea atmosferică normală şi temperatura de 15°C densitatea aerului constituie 1,225 kg/mc. Însă cu mărirea umidităţii densitatea puţin scade. Aceasta este cauza producerii de către un generator eolian a unei cantităţi mai mari de energie, la aceeaş viteză a vântului, pe timp de iarnă, când densitatea aerului e mai mare, decât vara. Pe suprafeţele plasate mai sus de nivelul mării, în munţi, spre exemplu, presiunea atmosferică este mai mică şi, corespunzător, este mai mică şi densitatea aerului, deci, se produce o cantitate mai mică de energie pe suprafaţa elicei.

Elicea turbinei eoliene cuprinde energia curentului vântului, care se află lângă el. Este evident că cu cât suprafaţa este mai mare cu atât cantitatea energiei electrice poate fi mai mare. Astfel, suprafaţa de contact a elicei se măreşte proproţional diametrului elicei la puterea a doua - la instalaţia eoliană mai mare de două ori se poate produce de patru ori mai multă energie:

                               E = þ * S2 * V3

  unde: þ - densitatea;        S2 - suprafaţa la pătrat;        V - viteza vântului.

Însă procesul de mărire a suprafeţei nu poate fi redus la simpla lungire a aripelor. La prima vedere se pare, că aceasta este o cale mai simplă de mărire a cantităţii energiei. Dar, mărind suprafaţa cuprinsă la rotire, noi mărim greutatea asupra sistemului la aceeaş viteză

15

Page 16: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

a vîntului. Pentru ca sistemul să reziste la greutate este necesar de a întări toate componentele mecanice ale lui, ceea ce duce la cheltuieli suplimentare.

Viteza vântului este cel mai important factor de influenţă asupra cantităţii de energie. Viteza mai mare a vântului măreşte volumul maselor de aer - cu mărirea vitezei vântului creşte cantitatea energiei electrice produse. Energia vântului se schimbă proporţional cu viteza vântului la puterea a treia. Astfel, dacă viteza vântului se dublează, energia cinematică produsă creşte de 8 ori.

  V, m/s  E, w/m2

1 1

3 17

5 77

9 477

11 815

15 2067

18 3572

21 5672

23 7452

Calcule folosite în table                               E = þ * S2 * V3

                      þ = 1,225 kg/m3

                      S2 = 0,5 m2

                      V3 = 1,3,5, ... , 23                               E = 1,225kg/m3 * 0,5m2 * V3(m/s)

ReliefulPe suprafaţa pământului vegetaţia şi construcţiile aflate pe ea sunt factorul de bază, care influenţează la micşorarea vitezei vântului. Cu cât ne îndepărtăm de suprafaţă, cu atât se micşorează influenţa reliefului asupra mişcării maselor de aer. Cu alte cuvinte: cu cât mai sus cu atât viteza vântului e mai mare. La înălţimi de circa un kilometru de la suprafaţa mării relieful practic nu influenţează viteza vântului. În straturile de jos a atmosferei o influenţă majoră asupra vitezei o are contactul cu suprafaţa pământului: cu cât relieful este mai complicat, cu atât mai mică e viteza vântului. El încetineşte în păduri şi oraşe mari. Dar aşa suprafeţe ca litoralul mării practic nu influenţează asupra lui. Clădirile, pădurile şi alte bariere nu numai că încetinesc vântul, dar şi formează curenţii turbulenţi de aer.

Specialiştii clasifică suprafaţa reliefului astfel:  0 - suprafaţa apei (nivelul mării);  0,5 - un relief complect deschis cu suprafaţă dreaptă (pistă de decolare);  1 - localitate agricolă deschisă, fără garduri şi construcţii înalte, cu ridicături mici;  1,5 - suprafeţe agricole, cu clădiri până la 8 metri înălţime, aflate unul de altul la circa .250m;  2 - suprafeţe agricole, cu clădiri până la 8 metri înălţime aflate la 500m unul faţă de altul;  2,5 - suprafeţe agricole, cu număr mare de clădiri şi vegetaţie de până la 8 metri înălţime aflate la 250m unul de altul;  3 - comune, oraşe cu o cantitate mare de clădiri;  3,5 - oraşe cu clădiri înalte;  4 - oraşe mari, megapolise cu clădiri înalte (zgârâe-nori).

16

Page 17: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

În industrie de asemenea există noţiunea de mişcare a vântului. El descrie procesul micşorării vitezei maselor turbulente pe măsura apropieriispre suprafaţa pământului. Acest parametru este necesar la proiectarea instalaţiei eoliene. Astfel, dacă elicea are diametru mare, iar înălţimea turnului este neînsemnată, atunci în rezultat vântul masele de aer care acţionează capătul elicei în poziţia de sus va avea viteza maximă, iar curentul de vânt ce influenţează în poziţia de jos va fi minimă, ceea ce poate distruge instalaţia eoliană.

Cap. 7 Energia solară

Este energia soarelui utilizată de om la producerea cădurii, electricităţii, energiei chimice şi mecanice.

Energia primară a soarelui trece în energia consumată de către om prin patru tipuri de conversiune: termică, electrică, chimică şi mecanică.

Conversiunea termică (energia termosolară) este transformarea directă a radiaţiei solare în energie termică (căldură). Stocarea în energie internă este realizată de unele substanţe lichide, solide şi gazoase, numite substanţe de lucru. Energia termică acumulată poate fi folosită direct prin încălzire, uscare, sau indirect printr+o conversiune secundară în alt tip de energie mecanică sau electrică.

Conversiunea electrică (energia fotovoltaică) utilizează proprietăţile unor materiale semiconductoare de a transforma direct energia radiantă în energie electrică de curent continuu.

Conversiunea chimică (fotochimică) permite stocarea energiei solare în energie chimică. Cel mai eficient proces fotochimic este fotosinteza, prin care plantele verzi produc substanţe organice. Prin arderea acestora energia chimică stocată se reconverteşte în energie termică, care poate fi utilizată direct pentru încălzire sau indirect în maşini termice, aredrea lemnului, spre exemplu.

Conversiunea mecanică este un proces de transformarea directă a energiei solare în energie mecanică printr-un transfer de impuls între fotoni (particule activate în urma influenţei razelor solare) şi organele de lucru sau indirect cu ajutorul motoarelor solare în care energia solară se transformă în energie mecanică prin intermediul energiei termice ca, spre exemplu, pompele solare de apă.

Energia fotovoltaică

Energia fotovoltaică este energia electrică obţinută din energia soarelui prin intermediul elementelor fotovoltaice. Energia se obţine datorită efectului fotogalvanic, care se bazează pe specificul siliciului de a elimina o cantitate mică de energie la contactul cu lumina solară.

17

Page 18: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Există şi alte tipuri de materiale cu asemenea calităţi, însă siliciul este prioritar deoarece este uşor accesibil şi constituie 28% din scoarţa terestră.

Aprecierea rezervelorCantitatea energiei solare accesibile se schimbă în decursul zilei din cauza mişcării relative a Soarelui şi depinde de gradul înourării cerului. La miezul zilei pe un timp frumos, iluminarea energetică, formată de soare, poate ajunge la 1000 Wt/mp sau poate fi mai mică de 100 Wt/mp în condiţii cu nivel înalt de acoperire a cerului cu nori. Cantitatea energiei solare se schimbă odată cu unghiul de înclinare a instalaţiei şi orientării suprafeţei ei, scăzând pe măsura îndepărtării de direcţia sudului.

Tabel. Indicele mediu pe zi (24 ore) a iluminării solare în Europa în kWt*h/mp (înclinarea spre sud, unghiul înclinării faţă de orizont = 30°)

   Europa de Sud  Europa Centrală  Europa de Nord

 Ianuarie 2,6 1,7 0,8

 Februarie 3,9 3,2 1,5

 Martie 4,6 3,6 2,6

 Aprilie 5,9 4,7 3,4

 Mai 6,3 5,3 4,2

 Iunie 6,9 5,9 5,0

 Iulie 7,5 6,0 4,4

 August 6,6 5,3 4,0

 Septembrie 5,5 4,4 3,3

 Octombrie 4,5 3,3 2,1

 Noiembrie 3,0 2,1 1,2

 Decembrie 2,7 1,7 0,8

 Mediu pe an 5,0 3,9 2,8

Elemente, module, paneluri, sisteme

Un element fotovoltaic are capacitatea de circa un Watt. Unind aceste elemente putem forma

module, strânse în paneluri fotovoltaice, care pot avea diferite suprafeţe în jur de circa 1 m.p., care, la rândul lor pot fi adunate în sisteme mai mari cu capacităţi de la câţiva kW până la câteva mii.

Modulul, după formă, poate fi: standard - are o suprafaţă plană şi formă stabilă; flexibil - poate primi mai multe forme, fiind plasat pe diferite suprafeţe; încovoiat - este rotungit sub un anumit unghi; alte forme.

Sistemele fotoelectrice, ca regulă, se împart în:

  1. Sisteme autonome, constituite doar din module fotovoltaice. Pot conţine reglatoare şi acumulatoare.

  2. Sisteme hibride, care reprezintă o combinaţie de elemente fotoelectrice şi alte surse pentru producerea energiei electrice: generatoare eoliene, diesel, altele. Aceste siteme utilizează acumulatoare şi reglatoare de capacităţi şi mărimi mai mici.

Element fotovoltaic Foto: RenewableEnergy World Magazine

Modul fotovoltaic Foto: DIERET Course

Panel fotovoltaic Foto: DIERET Course

18

Page 19: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

  3. Sisteme conectate la reţele electrice - reprezintă, practic, staţii electrice mici, care livrează energie electrică direct reţeaua comună.

CapacitateaElementele fotovoltaice produse la uzine puse în vânzare au o capacitate nominală anumită, exprimată în Watt-i capacităţii de vârf. Acest este indiciul capacităţii maxime în condiţii standard de testare, când iluminarea solară este aproape de mărimea maximă de 1000Wt/m2, iar temperatura suprafeţei fotoelementului este 25°C.

În practică, însă, în practică elementelor fotovoltaice lucrează destul de rar în asemenea condiţii. Pentru a produce un Watt de capacitate de vârf este necesar un element cu mărimi de 10 x 10сm. Modulele mai mari cu suprafaţa de circa 1m x 40сm, produc în jur de 40-50Wt capacitate de vârf. Dar iluminarea solară rar ajunge la valoarea de 1 kWt/m2. Mai mult decât atât, la expunerea solară modulul se încălzeşte la temperatură mult mai mare decât cea nominală. Aceşti doi factori micşorează productivita-tea modulului. În condiţii tipice productivitatea medie constituie circa 6Wt pe zi şi 2000Wt în an pentru 1 Wt capacitate de vârf.

Pentru comparaţie: 5Wt/h este cantitatea de energie consumată de un bec cu capacitatea 50Wt timp de 6 minute (50Wt x 0,1 oră = 5Wt/h) sau de un aparat radio timp de o oră (5Wt x 1oră = 5Wt/h).

Capacitatea relativă (P) a sistemelor fotelectrice se calculează după formula:

                P (kWh/zi) = Pp (kW) × I (kW/m2 pe zi) × PRunde:    Pp - capacitatea nominală în kW, randamentul echivalent, multiplu la suprafaţa în m2;    I - exponentul iluminării solare pe suptrafaţă, în kW/m2;    PR - coeficientul eficacităţii sistemei.

RandamentulRandamentul fotoelementelor se calculează din relaţia procentuală între energia, percepută de element, şi cea ajunsă la consumator. Între randamentele teoretic, de laborator şi practic există deosebiri destul de considerabile. Este important de a cunoaşte diferenţa între ele, iar pentru utilizatorii elementelor fotovoltaice este important doar randamentul practic.

Randamentul practic a fotoelementelor produse în masă este:- 16-17% pentru siliciu mono-cristalin;-  14-15% pentru siliciu poli-cristalin;-  8-9% pentru siliciu amorf.

Calitatea elementelor fotovoltaice produse este diferită, dar majoritatea producătorilor garantează perioada de exploatare între 20-25ani şi 10ani pentru capacitatea iniţială.  

Criteriul de bază pentru compararea diferitor tipuri de elemente este preţul unui Watt capacitate de vârf şi nu randamentul nominal. Preţul unui kW este între 2 şi 6 dolari. 

Priorităţi  - siguranţă înaltă - iniţial elementele fotovoltaice au fost elaborate ca tehnologii cosmice, rezistente pentru condiţii extreme şi de durată lungă de viaţă; astăzi aceste elementele sunt folosite la obţinerea energiei electrice zi de zi pe pământ, păstrând calităţile de siguranţă iniţiale;

 - cheltuieli curente mici - elementele folosesc lumina solară, combustibil gratis. Datorită lipsei componentelor mobile, nu necesită ingrijire deosebită. Sunt rentabile mai ales în locuri izolate, spre exemplu, staţii de comunicaţie, cabane, alte;

 - ecologic curate - nu consumă combustibil fosil, deci nu poluează, iar în lipsa

19

Page 20: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

componentelor mobile nu se formează zgomote (nu produc poluare sonoră), deci poate fi utilizat nemijlocit la consumator. 

 - comoditate şi cheltuieli mici la instalare - sistemele fotovoltaice pot fi de diferite mărimi, fiind acomodate la preferinţele consumatorului, mărind sau micşorând ulterior capacitatea. Pot fi mobile şi, deci, pot fi utilizate în diverse locuri. 

 - cheltuieli mici la transportarea energiei produse - fiind instalate în apropierea nemijlocită a consumatorului nu necesite reţele sau lungimi mari fire de transport a energiei electrice. Este o prioritate esenţială, deoarece se cunoaşte că costul transportării constituie circa 50% din costul final a energiei electrice. 

Energia termosolara

Energia termosolara este energia termica obtinuta direct din energia soarelui (razelor solare) prin intermediul procesului numit conversiune termica. Este cea mai veche si raspandita forma de utilizare a energiei solare. Se stie ca, la orice suprafata intunecata aflata in expunerea razelor solare, se obtine caldura (energie termica). Suprafata absorbata se numeste captatoare.

Uscătorii solare

Este una din cele mai vechi şi mai utilizate tehnologii în agricultură şi în ramurile de prelucrare a produselor agricole. Uscarea fructelor şi legumilor prin expunerea directă la radiaţia solară. Se efectuează prin grătare speciale în straturi uniforme.

Deşi cea mai simplă tehnologie, se cere o executare atentă a procesului pentru a proteja produsul de ploaie, praf, rouă, insecte etc. Deaceea mai recomandată este uscarea sub acoperiştransparent, care, pe lângă protecţia produselor, intensifică procesul de uscare, realizând efectul de seră.

Instalaţiile sunt ieftine şi uşor de produs, dar prezintă un şir de neajunsuri:  - productivitate mică;  - randament scăzut (15-20%);- imposibilitatea controlului şi dirijării procesului;- calitatea nesatisfăcătoare a produsului final.

Dezavantajele iindicate lipsesc la instalaţiile de uscare indirectă, în care are loc uscarea pur convectivă şi se evită degradarea vitaminelor în fructe şi legume şi a substanţelor active din plantele medicinale.

Aerul încălzit în convectorul plan, format din suprafaţa transparentă şi cea absorbantă, este vehiculat de un ventilator acţionat de un motor electric sau eolian şi direcţionat în camera de uscare.

Calitatea produsului uscat net superioară, durata de uscare se micşorează de 1,7-2ori, în comparaţie cu timpul necesar pentru uscarea directă.

Această tehnologie poate fi folosită şi pentru uscarea fânului, cerealelor, nucilor, deşeurilor din industria de prelucrare a produselor agricole (tescovină), borhot de sfeclă şi măr, sâmburi de caise, persici, prune.

20

Page 21: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Conversiunea termică a energiei solare pentru uscarea produselor agricole în ţările Uniunii Europene (UE)

În 1996 în ţările UE existau circa 800 de uscătorii solare cu o suprafaţă de captare de peste 200.000 mp. Aceste uscătorii permit reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 5.000 mii tone pe an.

Instalaţiile pentru uscare sunt ieftine, destul de simple şi, de obicei, sunt asamblate la locul de destinaţie. După modul de acţiune a radiaţiei solare asupra produselor se deosebesc trei tipuri de instalaţii solare: directe, indirecte şi combinate.

În instalaţiile directe razele solare acţionează nemijlocit asupra produsului, amplasat pe gratare speciale. Pentru obţinerea efectului de seră şi pentru protejarea produsului de acţiune mediului (praf, ploaie, insecte) gratarele pot fi acoperite cu material transparent - peliculă.

Instalaţiile indirecte - are loc uscarea prin convecţie cu ajutorul aerului preîncălzit în captatoarele solare. Sunt lipsite de majoritatea neajunsurilor indicate la instalaţiile directe, dar principalul avantaj constă în posibilitatea de a evita degradarea vitaminelor în fructe şi legume, precum şi a moleculelor sensibile în plantele medicinale.

Instalaţiile combinate se folosesc pentru produse asupra cărora radiaţia solară nu manifestă acţiune considerabilă. Ele posedă un randament şi o productivitate mai mare decât a celor indirecte, prezentând o construcţie cu acoperiş transparent şi o cameră de uscare, în care se întriduce aerul încălzit.

În ţările europene există mai multe tipuri de captatoare ale instalaţiilor de uscare cu diferit randament:   - Captatorul cu acoperiş dublu cu canal de aer asperat la o creastă şi recuperat la o altă creastă are randamentul 0,25-0,50;   - captatorul cu suprafaţa acoperişului transparentă; ce serveşte ca suprafaţă de captare - 0,20-0,55;   - acoperişul dublu cu canal de aspirat prin olane - 0,4-0,65;- captator cu efect de seră cu două straturi de peliculă, una transparentă şi alta neagră

are randamentul de 0,30-0,50.

Cap. 8 Energia oceanelor

Din timpuri stravechi oceanul este socotit un potential energetic mare. Fluxurile, curentii de apa si valurile produc energie mecanica. Aceasta energie prin intermediul diverselor tehnologii poate fi transformata în energie electrica.

Energia fluxului si refluxuluiFluxurile si refluxurile se deosebesc de toate celelalte surse energetice prin faptul ca sunt rezultatul sistemului „Pamânt – Luna – Soare”. Se stie ca fluxurile si refluxurile oceanelor apar datorita influentei Lunii asupra Pamântului. Astfel se schimba nivelul apelor marine de-

21

Page 22: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

a lungul linie de litoral a tuturor continentelor. Nivelul apei se schimba de doua ori pe zi, „ocupând” si „eliberând” o parte din teritoriul litoralului, formând astfel bazine ... . Curentii de apa, formati în aceste bazine, pot fi utilizati pentru aducerea în miscare a hidroturbinelor, care, fiind unite cu generatoare, pot produce energie electrica. Cu cît fluxurile sunt mai înalte, cu atât mai multa energie se poate produce în locul dat. Tehnologia, care utilizeaza aceasta sursa, este asemanatoare cu tehnologia hidroenergetica cu viteza mica a curentului de apa.

PotentialulPotentialul mondial al energiei fluxurilor si refluxurilor este pretuita la circa 3000 GWt. Expertii sunt de parerea ca doar 2 % sau 60 GWt pot fi utilizate pentru producerea energiei electrice. La momentul actual economic avantajoase pentru producerea energiei electrice sunt socotite fluxurile si refluxurile cu o amplitudine de peste 5 m.

În unele regiuni utilizarea energiei fluxurilor si refluxurilor este destul de atractiva, mai ales în regiunile de litoral si în deltele râurilor cu o amplitudine a fluxurilor si refluxurilor mai mare decât mediul. Asemenea conditii pot fi gasite, spre exemplu, în Canada, unde amplitudinea medie este de 10,8 m, sau ]n albia râului Severn din Anglia, unde amplitudinea medie ajunge la 8,8 m. Proiectele mari în aceste locuri sunt economic avantajoase.

DezvoltareaÎn ultimii patruzeci de ani interesul fata de utilizarea energie fluxurilor si refluxurilor a fost în crestere permanenta. Initial atentia savantilor a fost concentrata preponderent la albiile râurilor, unde cantitati (cantitati) mari de apa cu viteza mare trec prin canale înguste. Inginerii cred ca, blocând albiile râurilor cu baraje si impunând apa sa treaca prin turbine, poate fi generata energie electrica într-un mod efectiv. Din punct de vedere tehnic ei au avut dreptate. Însa era evident si impactul negativ asupra mediului înconjurator a acestor proiecte.

Astazi exista statii electrice industriale, care lucreaza pe baza energiei fluxurilor si refluxurilor: statia construita în 1967 în albia râului La Rans în apropierea localitatii Sen-Malo (Franta) cu capacitatea de 240 MW, statia de 1 MW de pe Marea Alba, Rusia, finisata în 1969, si statia de 16 MW din Scotia Noua, Canada. Problemele, legate de mediul înconjurator, au stopat dezvoltarea ulterioara a tehnologiei, bazate pe blocarea albiei râului.

Statia electrica de pe râul La Rans are turbine, care pot lucra în regim de pompe; astfel, instalatia poate functiona ca o statie de pompare-acumulare pentru reglarea supraîncarcarilor din retea. Amplitudinea fluxurilor si refluxurilor în albia râului La Rans atinge 13,4 m. Latimea barajului constituie 760 m. La un nivel ridicat al apei barajul „cuprinde” în golf apele Atlanticului. La un nivel mic apa curge încet înapoi spre mare. În drumul sau ea cuprinde 24 de turbine, unite cu generatoare cu capacitatea de 240 MW. Energie electrica produsa acopera necesitatile energetice a orasului cu populatia de 300.000 oameni.

TehnologiaLa baza tehnologiei traditionale, bazate pe îngradirea (blocarea, bararea) canalului albiei rîului, sta urmatorul principiu: apa se acumuleaza în timpul fluxurilor, iar în perioadele refluxurilor ea este directionata aruncata pentru lucrul hidroturbinelor. Aceasta metodica prevede formarea barierei (baraj nu prea înalt) pentru îngradirea teritoriului albiei rîului, supuse actiunii fluxurilor, permitând curentului fluxului sa se acumuleze pe partea oceanica a barajului. Generarea energiei are loc pe parcursul a cîteva ore cînd nivelul apei este înalt. Astfel lucreaza si statia electrica de pe La Rans. Apoi, cînd nivelul apei atinge valoarea maxima, supapele barajului se închid. Apa acumulata se scurge în timpul refluxului. Obturatoarele se deschid sau închid în corespundere cu fluxurile, care permit cursul apei doar la un curent necesar pentru rotirea turbinelor. Tehnologia de baza de producere a energiei electrice este asemanatoare cu tehnologia hidroenergetica de putere (capacitate) mica, adica apa trece prin turbogeneratoare sub actiunea curentului. Principala deosebire a

22

Page 23: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

cestei tehnologii, pe lînga faptul ca turbinele se afla în apa sarata, consta în urmatoarele. Turbinele statiei electrice, care lucreaza pe fluxuri si refluxuri, trebuie sa functioneze la schimbarea permanenta vitezei curentului apei, care influenteaza coeficientul de utilizare a capacitatii instalate.

Probleme ecologicePentru marirea volumului de producere a energiei electrice este necesar mari dimensiunile barajelor, barierelor, pentru blocarea albiei rîului. Cu marirea rezervorului de apa creste influenta negativa asupra mediului înconjurator din aceasta regiune. În particular, are loc blocarea navigatiei; apar bariere pentru migrarea pestilor (pestii mor trecînd prin turbine); se schimba localizarea si natura zonei de flux-reflux; se schimba regimul fluxurilor si refluxurilor în curentul de jos a rîului; se distruge mediul de trai a pasarilor, ce traiesc pe ; semidementul, acumulat dupa baraj , poate micsora volumul albiei rîului.

Cap. 9 Biogazul

Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanţelor organice în mediu umed şi lipsă de oxigen. Componentul de bază a biogazului este metanul. Primele descrieri a biogazului sunt efectuate de către Volta la sfârşitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştină.

Procesul de formarea biogazului, fermentarea anaerobă, are loc la temperaturi între 20-45°C în prezenţa a două specii de bacterii:

- Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului, şi- Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului.

Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium. Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa, ce reprezintă materiale vegetale reziduale. Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului. Conţinutul celulozei în materia organicăeste de circa 50%. Dintre alte componente putem menţiona plantele acvatice, algele, resturile animaliere etc.

În prezent există circa şapte procedee de recuperare a energiei din reziduurile organice agricole: fermentarea anaerobă la temperatura mediului ambiant, fermentarea anaerobă la temperaturi ridicate, descompunere anaerobă termofilă, distilarea distinctivă, compostarea, incinerarea şi transferul de căldură.

Cel mai ridicat potenţial îl are procesul de fermentare anaerobă la temperaturi în jur de 40°C. Prin fermentarea anaerobă microorganismele descompun materia organică, eliberând o serie de metaboliţi, în principal bioxid de carbon şi metan. În dependenţă de materia primă, cantitatea de metan în biogaz este de 35-80%. Cantitatea maximă de metan se obţine la fermentarea resturilor animaliere, în special de la complexele avicole.

Bigazul necesită a fi prelucrat până la utilizare. De obicei este trecut prin separatoare speciale, unde metanul este separat de restul gazelor. Utilizarea biogazului brut (preseparat) poate duce la intoxicare, deoarece în restul gazelor se poate conţine gaze toxice.

Dintre componentele chimice ale materiei organice gradele cele mai ridicate de conversiune în biogaz au celulozele, hemicelulozele şi grăsimile.

Fermentarea anaerobă nu poate avea loc în prezenţa luminii şi oxigenului, în lipsa unui mediu cu umiditate mare. La descompunerea materiei organice mai participă

23

Page 24: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

microorganismele fermentative nespecializate: bacterii celulozice, lactice, acetice, sulfat-reductoare şi denitrificatoare, precum şi numeroase specii de ciuperci şi unele drojdii. Microorganismele menţionate îşi petrec activitatea în prima fază a fermentării.

În faza următoare, numită metanogeneză, acţionează bacteriile metanogene anaerobe specializate în producerea de metan. Majoritatea metanobacteriilor folosesc ca substrat numai hidrogenul şi bioxidul de carbon. Metanul se formează prin reducerea bioxidului de carbon şi oxidarea hidrogenului gazos de către metano-bacteriile, care folosesc hidrogen. Reacţia sumară a procesului este:

                   CO2 + 4H2O --> CH4 + 2H2O + Q(energie)

Energia eliminată în urma procesului este mică şi, de obicei, se utilizează la întreţinerea procesului de bază, care are o productivitate mai mare la temperaturi de circa 40°C, ceea ce permite pe timp de iarnă realizarea procesului de fermentare fără energie termică din exterior (nu necesită instalaţii suplimentare).

Pe lângă metan se mai elimină hidrogen, hidrogen sulfurat, vapori de apă, amoniac, azot, indol şi scatol.

Metanul este componentul care conferă biogazului valoare energetică. În stare pură este un gaz combustibil, lipsit de culoare, miros sau gust; mai uşor decât aerul (M=16); arde cu flacără albăstruie; are o putere calorică de 97 MJ pe mililitru (puţin mai mult ca motorina). Biogazul, comparativ cu metanul pur, are o putere de 25 MJ/ml, din cauza prezenţei în el a bioxidului de carbon şi altor gaze. Metanul nu se liche-fiază la temperatura mediului ambiant (de la -20°C până la +40°C). Se păstrează la presiuni joase în containere cu volum mare sau presiuni ridi-cate în volume mici. De exemplu, o butelie de 0,1 ml la presiunea de 200 barili conţine 28 ml de metan, cu care un tractor poate funcţiona 8 ore.

Întrebuinţarea metanului.a) Metanul se întrebuinţează ca agent energetic. Este un combustibil superior

cărbunelui şi chiar unor produse petroliere prin puterea calorică mai mare, cheltuieli de exploatare şi transport mai redus.

b) metanul poate fi utilizat la obţinerea hidrogenului prin descompunere

                                        CH4 --> C + 2H2 sau prin oxidare, când se obţine carbon, vapori de apă sau oxizi de carbon şi hidrogen                                 2CH4 + O2 --> 2CO + 4H2 

c) este importantă reacţia de clorurare a metanului, în urma cărora se obţine clormetan, diclormetan, tricolormetan, tetraclormetan

                                CH4 + Cl2 --> CH3Cl + HCl

Prin clorurarea metanului se obţin unii dizolvanţi şi agenţi frigorifici. 

Prin nitrarea metanului se obţine nitrometanul, folosit ca dizolvant şi în unele sinteze organice prin amonooxidare.

24

Page 25: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Cap. 10 Biomasa

Biomasa reprezintă componentul vegetal al naturii. Ca formă de păstrare a energiei Soarelui în formă chimică, biomasa este unul din cele mai populare şi universale resurse de pe Pământ. Ea asigură nu doar hrana, ci şi energie, materiale de construcţie, hârtie, ţesături, medicamente şi substanţe chimice. Biomasa este utilizată în scopuri energetice din momentul descoperirii de către om a focului. Astăzi combustibilul din biomasă poate fi utilizat în diferite scopuri – de la încălzirea încăperilor până producerea energiei electrice şi combustibililor pentru automobile.

Date generale   Masa totală (inclusiv umid.) - peste 2000 mlrd tone;   Masa totală a plantelor terestre - 1800 mlrd tone;   Masa totală a pădurilor - 1600 mlrd tone;   Cantitatea energiei acumulate în biomasa terestră - 25.000*1018 J;   Creşterea anuală a biomasei - 400.000 mil tone;   Viteza acumulării energiei de către biomasa terestră - 3000*1018 J pe an (95TWt);   Consumul total anual a tuturor tipurilor de energie - 400*1018 J pe an (22TWt);   Utilizarea energiei biomasei -  55*1018 J pe an (1,7TWt).

Compoziţia chimică a biomasei poate fi diferenţiată în cîteva tipuri. De obicei plantele conţin 25% lignină şi 75% glucide (celuloză şi hemiceluloză) sau zaharide. Fracţiunea glucidică este compusă dintr-o mulţime de molecule de zaharide, unite între ele prin lanţuri polimerice lungi. Una din cele mai importante glucide este celuloza. Componenta ligninică este compusă din molecule nesaharizate. Natura utilizează moleculele polimerice lungi de celuloză la formarea ţesuturilor, care asigură integritatea прочность plantelor. Lignina apare în plante ca ceva de genul lipiciului, care leagă moleculele celulozice între ele. 

Cum se formează biomasa? Bioxidul de carbon din atmesferă şi apa din sol participă în procesul obţinerii glucidelor (saharidelor), care formează „blocurile de construcţie” a biomasei. Astfel, energia solară, utilizată la fotosinteză, îşi păstrează forma chimică în structura biomasei. Dacă ardem efectiv biomasa (extragem energia chimică), atunci oxigenul din atmosferă şi carbonul din plante reacţionează formînd dioxid de carbon şi apă. Acest proces este ciclic, deoarece bioxidul de carbon poate participa din nou la procesul de formare a biomasei. 

Ca adăugare la sensul său estetic de floră pămîntească a planetei, biomasa prezintă o rezervă resursă util şi important pentru om. Pe parcursul a mii de ani oamenii extrăgeau energia soarelui, păstrată în formă de energiei legăturilor chimice, arzînd biomasa în calitate de combustibil sau utilizînd-o în alimentaţie, utilizînd energia zaharidelor şi celulozei. Pe parcursul ultimelor secole omenirea a învăţat să obţină tipurile fosile de biomasă, în deosebi, în formă de cărbune. Combustibilii fosili prezintă rezultatul reacţiei chimice foarte încete de transformare polisaharidelor în compuşi chimici asemănătoarei fracţiei ligninice. În rezultat compusul chimic al cărbunelui asigură o sursă de energie mai concentrată. Toate tipurile de combustibil fosil, utilizate de către omenire – cărbune, petrol, gaze naturale – reprezintă (prin sine) biomasă străveche. Timp de milioane de ani pe Pămînt resturile plantelor (vegetale) se transformă în combustibil. Deşi combustibilul extras constă din aceleeaşi componente – hidrogen şi carbon - ca şi biomasa ”proaspătă”, el nu poate fi atribuit la surse energetice renovabile, pentru că formarea lui necesită o perioadă îndelungată de timp.

Utilizarea biomasei creşte cu tempuri rapide. În unele state dezvoltate biomasa este utilizată destul de intens, spre exemplu, Suedia, care îşi asigură 15% din necesitatea în surse energetice primare. Suedia planifică pe viitor creşterea volumului biomasei utilizate concomitent cu închiderea staţiilor atomo- şi termo-electrice, care utilizează combustibil fosil. În SUA 4%, unde din energie este obţinută din biomasă, aproape de cantitatea obţinută la staţiile atomo-electrice, astăzi funcţionează instalaţii cu capacitatea totală de 9000 MW,

25

Page 26: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

unde se arde biomasa cu scopul obţinerii energiei electrice. Biomasa cu uşurinţă poate asigura peste 20% din necesităţile energetice a ţării. Altfel spus, resursele funciare existente şi infrastructura sectorului agrar permite înlocuirea completă a tuturor staţiilor atomice, fără a influenţa preţurile la produsele alimentare. De asemenea utilizarea biomasei la producerea etanolului poate micşora importul petrolului cu 50%.

Cota parte a biomasei în volumul total a energiei utilizate în unele ţări: >Nepal - 94%;  > Kenia - 95%;  > Malazia - 94%;  > India - 50%;  > China - 33%;  > Brazilia - 25%;  > Egiptul - 20%.

În ţările în curs de dezvoltare biomasa este utilizată neefectiv, obţinându-se, ca regulă, 5-15% din necesitatea totală. În plus, biomasa nu este atât de comodă în utilizare ca combustibilul fosil.

Utilizarea biomasei poate fi periculoasă pentru sănătate şi mediu. Spre exemplu, la prepararea bucatelor în încăperi puţin aerisite se pot forma CO, NOx, formaldehide, particule solide, alte substanţe organice, concentraţia cărora poate întrece nivelul recomandat de Organizaţia Mondială a Sănătăţii. În plus, utilizarea tradiţională a biomasei (de obicei arderea lemnului) este favorizează deficitul în creştere a materiei lemnoase: Sărăcirea de resurse, de substanţe hrănitoare, problemele legate de micşorarea suprafeţelor pădurilor şi lărgirea pustiurilor.

La începutul anilor '80 aproape 1,3 mlrd oameni îşi asigurau necesitatea în combustibil pe baza micşorării rezervelor forestiere.

Există un potenţial enorm a biomasei, care poate fi inclus în circuit în cazul înbunătăţirii utilizării resurselor existente şi creşterea productivităţii. Bioenergetica poate fi modernizată datorită tehnologiilor moderne de transformare a biomasei iniţiale în purtători de energie moderni şi comozi (energie electrică, combustibili lichizi şi gazoşi, solid finisat).

Cap. 11 Conservarea energiei

Începând cu anul 1970 ţările, care avea o rată înaltă de dezvoltare, au început să devină tot mai dependente de sursele neregenerabile de energie.

Această tendinţă a contribuit la o deteriorare rapidă a situaţiei energetice, care a culminat cu prima criză petrolieră, care a pus în evidenţă două aspecte importante: - nivelul eficienţei energetice existente la acea dată, care a determinat o dublare a consumului de energie pe cap de locuitor la fiecare 10 ani;

- necesitatea protecţiei mediului înconjurător prin limitarea consumului de energie, respectiv a noxelor asociate acestui proces.

26

Page 27: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

În acest context conceptul de conservare a energiei capătă noi valenţe, iar politica energetică este tot mai mult orientată spre gestiunea cererii de energie.

Managementul energetic este ansamblul de măsuri instituţionale şi funcţionale luate pentru a garanta aplicarea politicii energetice şi a asigura la nivel micro-economic (întreprndere, instalaţie) aprovizionarea cu energie, stocarea, transformarea, distribuţia, utilizarea acesteia şi tratarea deşeurilor rezultate conform unor condiţii precise.

11.1 Obiectivul central al politicii de conservare a energiei este obţinerea aceluiaşi efect util cu consumuri reduse de energie.

Conservarea energiei nu are nici o legătură cu austeritatea energetică, fără a implementa ceva nou şi nu înseamnă vre-un sacrificiu impus unor categorii de consumatori prin limitarea sau întreruperea limitării cu energie în anumite perioade de timp.

Conceptele de bază ale conservării energiei ce stau la baza activităţii complexe a managementului de energiei sunt:

1) economisirea energiei - măsuri sau rezultate ale acţiunilor întreprinse de producătorii şi utilizatorii de energie pentru a evita risipa (spre exemplu, limitarea mersului în gol a utilajului, evitarea supraîncălzirii spaţiilor de locuit etc), utilizarea raţională a energiei de către consumatori în modul cel mai potrivit, pentru realizarea obiectivelor, cu luarea în considerare a restricţiilor sociale, politice, economice, ecologice (realizarea unui management adecvat, spre exemplu, încălzirea prin sisteme de producere combinată a energiei electrice şi termice - cogenerarea).

2) substituirea unor forme de energie şi procese, măsuri ce se referă la schimbări făcute liber ca parte a unei politici energetice în afara motivelor economice. Spre exemplu, substituirea prafului de cărbune cu gazele naturale la furnalele metalurgice sau la cuptoarele de ciment.

Odată cu reorientarea politicii energetice spre principiul conservării energiei se constată scăderea importanţei indicatorilor cantitativi, precum sunt producţia (consumul) de energie pe locuitor sau rata de creştere a producţiei consumului, cât şi reorientarea spre indicatori calitativi, exprimaţi în unităţi fizice, cum este consumul specific, sau exprimaţi valoric, cum este intensitatea energetică (raportul între consumul intern brut (consumul final energetic) şi produsul intern brut). Intensitatea energetică este unul din factorii de dezvoltare, însă nu determină nivelul de dezvoltare a unei ţări.

Valori similare a consumului energetic pa cap de locuitor au niveluri de dezvoltare foarte diferite, ceea ce dovedeşte calitatea diferită a consumului energetic. Calitatea consumului depinde de nivelul industrializării, managementul resurselor, situaţia politică, implementarea tehnologiilor noi. Spre exemplu, Japonia are un nivel înalt de dezvoltare şi, respectiv, valoare înaltă a produsului intern brut (PIB) la un consum mic de energie. În Europa Centrală şi de Est pentru acelaş PIB pe locuitor ar fi necesară o cantitate de energie mai mare de câteva ori. Intensitatea energetică a României este de 2,0-2,8 ori mai mare decât a ţărilor Uniunii Europene.

Aceste exemple reflectă nuvelul tehnologic scăzut al ţărilor în curs de dezvoltare faţă de cele industrializate.

Un alt element important pentru o comparaţie corectă este puterea de comparare (calculată de regulă în dolari) care este variabilă în diferite ţări. Tendinţa politicilor energetice a ţărilor este creşterea puterii de comparare, adică mai mică pieţei de energie, unde propunerileeconomice şi ecologice avantajoase vor fi prioritare.

11.2 Politica de eficienţă energetică

27

Page 28: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

Esenţa politicii energetice constă în realizarea unui echilibru între cererea şi oferta de energie în condiţii suportabile din punct de vedere social şi ecologic. Acest echilibru poate fi realizat prin obţinerea unei valori înalte a eficienţei energetice. Un nivel adecvat a eficienţei energetice poate fi atins prin realizarea politicii energetice privită prin prisma conceptului de conservare a energiei, implementarea tehnologiilor renovabile, retehnolo-gizarea subiecţilor industriali existenţi, politica de eficienţă enegetică tinde spre realizarea unei dezvoltări durabile a statului şi influenţează cele două laturi ale politicii energetice: economică şi ecologică.

Politica energetică necesită calcularea efectelor previzibile economice şi ecologice şi fundamentul unor decizii de alocare a resurselor financiare şi umane. Astfel este cunoscut faptul că pentru a instala o nouă capacitate de 1kW este necesară o investiţie de 1000-1200 dolari SUA, în timp ce pentru a economisi energie şi a evita instalarea unei asemenea capacităţi este necesară o investiţie de numai 400 dolari. Un bun exemplu de eficienţă energetică este retrofottingul, care permite micşorarea consumului energetic în încăpere aproape de două ori.

11.3 Barierele în calea promovării eficienţei energetice

În majoritatea ţărilor, mai mult sau mai puţin dezvoltate, se constată că atât investiţiile, cât şi o serie de alte măsuri sunt, de regulă, îndreptate spre creşterea producţiei de energie şi mai puţin spre creşterea eficienţei de utilizare a ei. Studiile şi analizele efectuate au pus în evidenţă patru tipuri de bariere importante:

1) bariere tehnice - lipsa echipamentului, cunoştinţei şi experienţei, lipsa unui cadru adecvat pentru cercetare şi transfer tehnologic;

2) bariere economice - preţurile purtătorilor de energie nu reflectă costurile reale, lipsa unui sistem de control al preţurilor, cât şi deformarea participaţiei energiei în preţul produselor;

3) bariere financiare - fonduri limitate pentru investiţii în economia energetică, lipsa unor licitaţii pentru investiţii;

4) bariere instituţionale, manageriale - lipsa legislaţiei şi a reglementărilor pentru eficienţa energetică, structura decizională inadecvată la nivel local şi naţional, lipsa standardelor, neconştientizarea potenţialului de conservare a energiei, lipsa managementului modern la întreprinderi.

Depăşirea unor bariere prioritare pot contribui la limitarea altora. Spre exemplu, depăşirea problemelor de ordin instituţional, legislativ şi managerial poate contribui la apariţia investiţiilor străine sau poate beneficia de un suport financiar din partea unor programe ale Uniunii Europene sau altor organisme internaţionale, care sunt interesate de asigurarea stabilităţii economice a ţărilor în tranziţie şi de reducerea poluării atmosferice în special a emisiilor de CO2 rezultate din unele procese.

28

Page 29: 49862862 Surse Regenerabile de Energie

BIBLIOGRAFIE

- Proiect European de promovarea utilizarii surselor regenerabile de energie - prof. dr. doc. ing. Iosif Tripşa şi ec. Elena Rodica Buzdugan, SC Chiminform

- http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_regenerabil%C4%83- Hotărârea Guvernului nr.1535/2003 privind aprobarea Strategiei de valorificare a

surselor regenerabile de energie - Energia regenerabila in cadrul legislatiei europene- http://www.minind.ro/domenii_sectoare/energie/studii/potential_energetic.pdf

29