ENERGIA VALURILORTaipm Gr.31101

Studenti:

Cretu Daiana Alexandra

Draghici Ana Maria1. Consideratii generale

In ultimul secol, folosirea energiei din combustibili fosili, prin ardere a avut efecte dezastruase asupra mediului, mai mari decat orice activitate umana din istorie: acumularea de gaze nocive in atmosfera, ceea ce a declansat procese precum: subtierea stratului de ozon, incalzirea globala etc. De aceea, utilizarea unor surse alternative de energie, devine tot mai importanta, tot mai necesara pentru lumea de azi. Aceste surse, precum soarele, vantul, energia geotermala etc. Practic nu se consuma si se numesc energii regenerabile, fiind cunoscute si ca surse alternative sau neconventionale. Energiile regenerabile se bazeaza in principal pe marele reactor de fuziune nucleara care este Soarele; energia mareelor, se bazeaza pe energia cinetica a Lunii, care prin gravitatia sa genereaza maree; energia geotermala se bazeaza pe miezul fierbinte al Pamantului, ramas la crearea sa. [1] Toate energiile regenerabile produc emisii mult mai putine, reduc poluarea chimica, termica, radioactiva si sunt disponibile, teoretic oriunde pe glob. Cele mai bune energii alternative sau neconventionale sunt considerate a fi: energia eoliana, energia solara in general, energia solara concentrata, cea geotermala si energia apelor Oceanului Planetar ( valurile, curentii oceanici, energia undelor si hidroenergia) [1]2. Potenialul energetic al valurilor marine Valurile marine sunt rezultatul combinaiei dintre aciunea vnturilor, a gravitaiei i a tensiunii superficiale de la suprafaa mrii.

Energia valurilor marine este o form indirect de energie solar. nclzirea diferit a unor mase mari de ap din oceanul planetar i din suprafaa uscatului conduce la apariia vnturilor. Vnturile care sufl peste mari ntinderi de ap transmit o parte din energia lor

acestora, genernd valurile care se formeaz la suprafaa mrilor i oceanelor i se ndreapt spre rm. [2]

2.1. Avantajele energiei valurilor:

Este o forma de energie regenerabil i inepuizabil;

Valurile nmagazineaz un imens potenial energetic;

Are un caracter nepoluant;

Nu prezint greuti deosebite n exploatare;

Este gratuit, poate fi folosit de oricine, oriunde pe suprafaa oceanului planetar; Nu necesit cheltuieli importante de transport i distribuie nainte de a fi folosit;

Este nmagazinat n cele 1400 milioane de miliarde de tone de ap care acoper dou treimi din suprafaa Pmantului;

Realizarea centralelor marine nu implic scoaterea din uz a terenurilor agricole, industriale sau a aezrilor umane, utiliznd astfel zone practic nentrebuinate

2.2 Dezavantajele energiei valurilor: Are un caracter aleator, manifestat prin variaia continu a elementelor caracteristice valurilor;

Este dependent de anotimp i de amplasament;

Are, deocamdat, un pre ridicat n comparaie cu energia Provenit din sursele clasice;

Are un impact vizual i fizic asupra habitatului marin;

Pot exista anumite scurgeri toxice ale lichidelor folosite la construcia dispozitivelor de captare;

Conflictul cu navele comerciale.

3. Potenialul energetic al Mrii Negre Marea Neagr a fost i este considerat o mare relativ calm. Particularitile pe care le prezint regimul valurilor din Marea Neagr influeneaz n mod decisiv alegerea procedeului de captare optim. Frecvena vnturilor puternice pe Marea Neagr este de 38%, iar a celor cu viteza mai mic de 1 m/s este de 0,5% , vnturile dinspre larg fiind preponderente n comparaie cu cele dinspre uscat. Intervalele de timp cu agitaie maxim a mrii sunt localizate n luna ianuarie, iar cele cu agitaie minim n lunile mai, iunie i iulie. Datorit regimului su calm, n comparaie cu alte zone geografice de pe glob, valoarea potenialului energetic brut al valurilor din preajma litoralului romnesc este relativ redus. Studiile i cercetrile fcute n ar, atest c, pe fiecare metru liniar de front maritim amenajat se pot obine aproximativ 40 00050 000 kWh/an sau 8 10 TWh/an, n ipoteza instalrii unui singur ir continuu de sisteme de captare cu randamentul egal cu 100%. Pentru un randament total de numai 30%, valoarea potenialului energetic posibil ar fi de circa 2,4 3 TWh/an, indice orientativ care ne arat c utilizarea n scop energetic a forei mecanice a valurilor din Marea Neagr ar fi rentabil [3].4. Instalaii de captare i valorificare

Sunt peste 40 de tipuri de mecanisme propuse, dintre care numai unele sunt funcionale. Mecanismele se difereniaz dup poziia fa de coast, fiind amplasate n rm, n vecintatea coastei sau n larg. O prim clasificare mparte aceste sisteme de valorificare a energiei valurilor n sisteme cu coloan oscilant de ap, sisteme cu acumulatoare de ap i sisteme cu plutitori antrenai de val.

a) Sistemele cu coloan oscilant de ap

Const dintr-o camer realizat de o copertin de beton, care are planeul peste nivelul maxim al apei. Camera are deschideri la partea inferioar, sub nivelul minim al apei, care permit intrarea valurilor n interiorul camerei. Ridicarea i coborrea periodic a nivelului apei comprim i decomprim succesiv volumul de aer din interiorul camerei. O turbin de aer, situat la ieirea din camer, este pus n micare de aerul expulzat sau aspirat n camer. Axial cu turbina este generatorul, care transform energia mecanic n energie electricb) Sistemele cu acumulatoare de ap Sunt cele mai apropiate ca mecanism de producere a energiei electrice de centralele electrice convenionale. Micarea apei din val este dirijat spre o ramp artificial, care nal nivelul valului, i apoi valul este preluat prin deversare de un bazin plutitor. Returul apei din bazin spre mare, sub cderea astfel creat, pune n micare turbina.c) Plutitorii antrenai de val Stau la baza principalelor mecanisme imaginate pentru captarea energiei valurilor. Un corp plutitor, pus n micare devaluri,antreneaz un sistem de generare,fie direct (generatoare liniare),fie prin intermediul unor sisteme de convertire a oscilaiilor n micare de rotaie, fie prin intermediul unor articulaii ce leag ntre ele mai muli plutitori.d) Sistemele amplasate n rm

ntre sistemele amplasate n rm cel mai cunoscut este cel cu coloan oscilant de ap. Pentru exemplificare, n cele ce urmeaz se prezint sistemul denumit LIMPE (Land Installed Marine Power Energy Transmitter), care a funcionat ntre anii 2000 i 2007 pe coasta de vest a Scoiei. Sistemul de conversie a constat din dou turbine de aer Wells, cu diametrul de 2,6 m, conectate fiecare cu un generator de 250 kW, puterea total instalat fiind de 0,5 MW [4]

FUGURA 3 PG. 407 DIN http://stiintasiinginerie.ro/wp-content/uploads/2013/12/57-VALORIFICAREA-ENERGIEI-VALURILOR.pdfSistemul cu panou oscilant este de asemenea destinat amplasrii n rm

FIG4 PG407 DIN IDEM MAI SUS

O cutie din beton armat are o latur liber ctre mare.Un panou batant este articulat de cutie, la partea superioar. Sub aciunea valurilor panoul ocileaz, iar micarea este transmis unei pompe hidraulice care la rndul ei antreneaz un generator.

e) Sisteme cu amplasare n apropierea rmului Dintre sistemele propuse de diferite firme, n cele ce urmeaz se prezint sistemul denumit Wave Dragon, primul sistem de fructificare a energiei valurilor care a furnizat energie n reeaua unui sIstem energetic.

Instalaia are dou rampe largi, special profilate, care nal local valurile i le dirijeaz n rezervor. Din rezervor apa se rentoarce n mare prin gravitaie, printr-o turbin, care este conectat cu un generator. Construcia este foarte simpl i numai turbina i generatorul au pri n micare. Costurile iniiale sunt reduse, dar costurile de exploatare,datorit locaiei n afara rmului sunt mai mari.

FIG5 PG408 IDEM MAI SUS

f) Sisteme cu amplasare n larg

Un prim sistem const n utilizarea unor plutitori tip geamandur, care se ridic i se coboar odat cu valurile.

Micarea creaz energie mecanic, care se transform n energie electric.

Un al doilea Sistem propus folosete principiul panourilor batante, antrenate de val. Un panou carcasat, articulat de o fundaie de beton pe fundul mrii, transmite micarea de dute-vino unui piston. Pistonul comprim uleiul din cilindru care antreneaz un generator.

Sistemul Pelamis, este primul sistem de colectare a energiei valurilor de larg cu aplicaii industriale. Sunt ase cilindri articulai, cu diametrul de 3,5 m, dintre care trei sunt flotori cu lungimea de 30 m fiecare i trei, cu lungimea de 5 m, conin sistemul de convesie i sunt denumii moduli de putere.Structura este semi-submers. Sub aciunea valurilor elementele articulate au micri sus-jos i dreapta-stnga. Micarea din articulaii este transmis unor cilindri hidraulici, care pompeaz ulei la presiune foarte mare ctre motoarele hidraulice. Motoarele hidraulice pun n micare generatorul electric. Energia produs de fiecare dintre modulele de putere este trimis prin acelai cablu ctre o conexiune pozat pe fundul mrii.

n Scoia, pe coasta de nord, la Orkneys, este o grupare de 4 uniti cu puterea de 3 MW. Pe coasta de nord a Angliei este n curs de realizare o ferm de uniti Pelamis cu puterea de 20 MW.

O singur unitate Pelamis amplasat ntr-o zon a mrii cu puterea specific medie, pe unitatea de lungime, de 55 kW/m produce ntr-un an 2,2 x 106 kWh

FIG 6 PG 409 IDEM MAI SUS5. Interactiunile cu mediul Interactiunile tehnologiilor pentru energia valurilor cu mediul sunt limitate, cu conditia ca alegerea amplasamentului sa se faca cu prudenta si controlat mai ales in amplasamentele sensibile (cu risc). Zgomotul poate fi o interactiune negativa in zonele populate de cetacee, dar nu exista inca dovezi in acest sens si ca urmare necesita studii suplimentare. Alte efecte care se manifesta sunt cele rezultate din desfasurarea si instalarea cablurilor si a sistemelor de ancorare, dar acestea sunt gestionabile [5].

Cea mai problematica interactiune poate fi cea a utilizarii spatiului oceanului, care poate intra in competitie cu industria pescuitului si a transportului naval. Interactiunile vizuale pot fi importante pentru dispozitivele instalate pe coasta sau langa coasta, dar se preconizeaza ca aceste tipuri de echipamente vor avea doar o contributie marginala la exploatarea resursei valurilor. Un argument puternic al sinergiei dintre energia valurilor si zonele de crestere a pestilor este acela ca adaposturile pentru cresterea pestilor vor fi afectate colateral de marile ferme care exploateaza energia valurilor, care in mod obisnuit vor fi inchise traficului maritim pe suprafete de ordinul a catorva km2 . Ponderea energiei furnizate de valurile oceanului, in perspectiva dezvoltarii de energii alternative, este semnificativa, in particular in tari ca Irlanda, Marea Britanie, Portugalia si Norvegia, unde o pondere de 20 50 % din consumul de energie electrica ar putea fi satisfacut din productia de energie electrica rezultata din exploatarea energiei valurilor. Impactul industriei energiei valurilor asupra pietei fortei de munca ar putea prezenta un interes particular in tari lipsite de activitate industriala, dar si in tari cu traditie in constructia de nave, acolo unde aceasta se afla in declin.

6. Factori Economici Scenariul optimist (stanga) arata ca valoarea de 12.75 c/kWh (8.5 p/kWh) ar putea fi atinsa dupa instalarea primilor 250 MW, in timp ce in scenariul pesimist aceasta valoare s-ar realiza in jurul valorii de 5 MW instalati. Cel mai atractiv domeniu de costuri este cel de la 7.5 c/kWh la 9.0 c/kWh (adica valori comparabile cu costurile energiei eoliene in etapa in care aceasta reprezinta un sector industrial durabil in Europa). Acest domeniu de costuri ar putea fi atins dupa instalarea a 3 12 MW, corespunzator scenariilor optimist, respectiv pesimist. In al treilea scenariu alternativ, dupa instalarea primilor 50 MW s-ar putea realiza o scadere substantiala a costurilor initiale, de la 33-38 c/kWh la 15 c/kWh . In aceste conditii, dupa instalarea a 400 MW s-ar putea atinge valori de 9 c/kWh, iar , dupa instalarea a 10 MW s-ar putea atinge valori de 3,75 c/kWh. Aceste niveluri ale costurilor, exprimate in c/kWh, reprezinta fezabilitatea economica a tehnologiei destinate producerii de energie, prin compararea costurilor totale de investitie, functionare si intretinere cu energia totala produsa in perioada de depreciere a instalatiei.

FIG DE LA PUNCTUL 4.5.1. DIN DOCUM :http://www.aquaret.com/index.php?option=com_content&view=article&id=148&Itemid=291&lang=roEstimarea costurilor energiei valurilor in functie de puterea instalata; a ) estimare in scenariul optimist, bazat pe 33 c/kWh din costurile initiale si 15 % din taxa de invatare (stanga) ; b) estimare in scenariul pesimist, bazat pe 38 c/kWh din costurile initiale si 10 % din taxa de invatare (dreapta); in ambele scenarii s-a admis o taxa de recuperare intre 15% (initial) si 8 % (final). Sursa: Carbon Trust (2006).

Astfel de scenarii trebuie interpretate cu atentie, deoarece intre estimarea valorilor costurilor initiale exista o stransa interdependenta, in particular in ceea ce priveste rata de invatare admisa (rata la care tehnologia devine mai ieftina datorita efectelor produse prin aprofundarea cunostintelor pe parcursul proceselor de productie in serie). Separat de aceasta observatie, energia produsa din valuri va fi mai scumpa pana la realizarea instalarii a catorva sute de MW.

Urmatoarele forme de sustinere publica au avut un rol esential pentru majoritatea proiectelor de energie a valurilor sau sunt vitale pentru dezvoltarea tehnologiei in viitor:

Cercetare/granturi capitale; investitii in co-finantare, cuprinzand forta de munca, echipamente si costuri de functionare; finantare din fornduri publice in proprortie de 30% pina la 75%.

Tarife la pret fix (feed-in tariff) favorabile pentru generarea de energie electrica din valuri, care este introdusa in reteaua de transport; pentru faza demonstrativa se pot dovedi necesare valori de 20-25 c/kWh si sunt oferite in anumite tari, cum sunt Irlanda, Portugalia si Marea Britanie. Alte tari ofera valori pornind de la 9 c/kWh in sus, cum sunt Germania, Franta si Spania; ideea de tarif la pret fix (feed-in tariff), este o forma de sprijin a veniturilor, in scopul de a permite tehnologiilor pentru energiile regenerabile sa depaseasca etapa initiala, in sensul ca ele nu pot fi competitive cu tehnologiile traditionale utilizate pentru producerea de energie electrica. Sprijinul consta intr-un premiu platit de operatorii de energie, suplimentar pretului obisnuit pentru kWh de energie electrica produsa.

Reduceri de TVA, scutiri sau reduceri de taxe pe venit si alte stimulente fiscale la diferite niveluri.

Certificatele verzi si Obligatiile pentru energiile regenerabile insotesc investitiile. In timp ce Certificatele verzi permit comercializarea energiei regenerabile in schema de comercializare a emisiilor, Obligatiile pentru energiile regenerabile stabilesc cotele minime de energie regenerabila din portofoliul tuturor producatorilor de energie. Finantarea din fonduri publice poate doar ajuta la depasirea acestor bariere. Principala sursa de finantare tehnologica trebuie sa vina din implicarea industriei.

Lipsa de implicare serioasa a industriei in dezvoltarea acestor dispozitive poate fi principalul motiv pentru care acestea nu au avut succes mai devreme.

In absenta previziunilor de piata si a unei viziuni adecvate a partenerilor industriali relevanti, proiectele pentru energia valurilor au fost puternic dependente de finatarile publice. Rezultatul a fost dezvoltarea unei puternice fundamentari academice / teoretice, in mod uzual nelegata de selectarea naturala a celor mai de succes solutii si resurse. Trecutul a demonstrat ca finantarea publica nu este in mod necesar cea mai eficenta cale, dar deseori este singura cale de a inainta cu un concept catre testari la scara mai mare. Totusi, in proiectele finantate din fonduri publice, nu se acorda o flexibilitate adecvata in ceea ce priveste timpul de realizare. Aceste aspecte nu sunt intelese in integralitate de organismele publice de fianantare, in particular la nivel european. Principiul european al corectitudinii procesului pornind de la stadiul de propunere la adjudecarea fondurilor, solicita practic constructorului sa efectueze cercetari si sa cunoasca rezultatele si dificultatile precise cu 5 ani inaintea finalizarii lucrarilor. Pentru un sector aflat intr-o etapa initiala de dezvoltare, atat de neprevizibil si costisitor, flexibilitatea este insa esentiala. Strict vorbind, se poate sustine ca in stadiul actual, finantarea publica s-a dovedit a fi incompatibila cu necesitatii constructorilor de tehnologii pentru energia valurilor. Aceasta afirmatie poate fi demonstrata prin aparitia a doua abordari cu caracter integral privat, dupa decade de finantare publica a activitatilor de cercetare dezvoltare tehnologica, respectiv Pelamis Wave Power si AWS Ocean Energy.

Ambele dispozitive au fost testate la scara integrala in situ si nu s-au bazat pe fonduri publice. Cele doua exemple sunt mult diferite intre ele. Pelamis a beneficiat de un masiv capital privat provenit dintr-o etapa anterioara a dezvoltarii produsului, permitind un proces de dezvoltare continua si stabila, dispunand de o echipa de cateva zeci de ingineri si personal auxiliar. AWS a fost infiintata si dezvoltata de la zero de mica companie olandeza de inovare, Teamwork Technology, ajungand la instalarea in 2004 a unei centrale pilot de 2 MW in Portugalia. Constructia prototipului a fost posibila datorita investitiei realizate de o companie de utilitati olandeza, dar care s-a retras in cea mai importanta faza a proiectului, cea a pregatirii instalarii. Dupa nesiguranta legata de posibilitatea continuarii sau nu a proiectului, o companie portugheza a investit in AWS, pentru a permite realizarea testelor. Din nou fondurile necesare intr-o faza esentiala nu au fost disponibile si testele au fost suspendate. Bunurile asociate tehnologiei la care s-a lucrat au trecut la nou infiintata companie AWS Ocean Ltd, care a reusit sa atraga in 2007 un investitor privat puternic, ceea ce a permis crearea unor conditii mult mai stabile de finalizare a prototipului.

7. Concluzii Valurile Marine reprezint o resurs promitoare de energie regenerabil, fiind semnificativ cantitativ i accesibil n numeroasezone ale globului.

Potenialul energetic al valurilor,pe plan mondial este 8x105 TWh/an. Referitor la Marea Neagr autorii apreciaz, pe baza studiilor bibliografice c potenialul energetic exploatabil de 2,4 3 TWh/an reprezint un interes real pentru economia energetic a Romniei.

Au fost prezentate cele mai importante i fiabile instalaii de captare i conversie a energiei valurilor utilizate la ora actual cu precizrile de rigoare legate de impactul acestora asupra mediului.

Considerm c energia valurilor este insuficient exploatat, att pe plan mondial ct i n Marea Neagr.

Poatenialul acestui tip de energie este imens, iar impactul asupra mediului este redus, comparativ cu alte tehnologii de producerea energiei regenerabile

Energia valurilor este fr limit, fiind un izvor nesecat, cum nesecat este i oceanul. Valurile oceanelor poart cantiti masive de energie, dar aceast energie este greu de exploatat eficient i ieftin