Ministerul Educaţiei Naţionale Inspectoratul Şcolar Judeţean Constanţa

Colegiul Tehnic Energetic Constanţa

Calificarea: tehnician electrotehnist

PROIECT Pentru susţinerea examenului de certificare a competenţelor

profesionale

Nivel III

ENERGII NEPOLUANTE

Absolvent: Îndrumător:

Lupu Maricica Prof. Dracopol Acriviţa

2014

CUPRINS

 

1. Argument...................................................... 1

2. Generalitati.................................................... 2

3. Energia solara................................................. 3

4. Energia eoliana............................................... 6

5. Energia raurilor............................................. 10

6.   Energia marilor si oceanelor......................... 13

7.   Energia geotermica....................................... 17

8. Biomasa........................................................ 19

9. Concluzii...................................................... 20

ARGUMENT

De ce avem nevoie de energie? E simplu: noi nu putem trai fara energie,dezvoltarea societatii depinde ,in intregime,de acele forme de energie,care vor fi in permanenta accesibile,iar in ultima vreme cautam resurse energetice din surse regenerabile.Datorita cresterii,numarul populatiei pe glob , a numarului de cladiri, de uzine, de mijloace de transport etc., utilizarea energiilor nepoluante a devenit presanta, iar in unele regiuni – URGENTA ! Trebuie sa recunoastem un paradox: omenirea a cunoscut si a folosit energiile neconventionale cu milenii inaintea celor bazate pe hidrocarburi si pe sursele nucleare, de care nu ne lasa inima sa ne despartim. Dacii foloseau mori de apa si ca, mai mult decat atat, romanii le-au preluat de la daci dupa cucerirea tarii.

Despre energia vantului, legenda spune ca egiptenii au folosit-o cei dintai, atunci cand, in secolul IV i.Hr., navigau in amonte pe Nil, iar istoria confirma ca o foloseau pe scara larga fenicienii, pe vremea cand ei erau stapanii marilor. Cat priveste prima moara de vant, tot istoricii au localizat-o in secolul VII d.Hr, cand vechii persi o foloseau la macinarea graului. De ce anume acum a aparut intrebarea: ce asteapta omenirea – foamea energetica sau belsugul energetic? De pe paginile ziarelor si jurnalelor nu dispar articolele despre criza energetica. De la petrol izbucnesc razboaie, infloresc si saracesc state, se schimba guverne. Comunicarile despre lansarea noilor instalatii si noilor inventii in domeniul energeticii au devenit sensatii ziaristice. Se proiecteaza programe energetice mari, realizarea carora necesita eforturi enorme si cheltuieli colosale.    Daca la sfarsitul secolului XIX cea mai raspandita in prezent energie – electrica – juca un rol auxiliar si neinsemnat in balansul energetic mondial, atunci in 1930 in lume se producea cca 300 miliarde kW/h de energie electrica, iar in 1994 aceasta cifra a ajuns la 13000 miliarde kW/h.    Legile riguroase ale naturii afirma ca se poate primi energie folositoare doar prin schimbarea ei din alte forme. Perpetuum-mobile, producatoare de energie obtinuta din nimic, cu parere de rau, sunt imposibile. Dar structura energeticii mondiale la ziua de azi s-a stabilit asa, fiecare 4 din 5 kilowati sint obtinuti in principiu prin aceeasi metoda, prin care omul primitiv se incalzea, adica prin arderea de combustibili, sau prin folosirea energiei chimice a lor, adica schimbarea ei in energie electrica la termocentrale.Cele mai preferate metode sunt folosirea resurselor energetice a apei curgatoare si a vantului, a fluxului si refluxului, , a soarelui,a pamantului. In lume ,tot mai multi savanti se ocupa cu cautarea noilor surse de energie netraditionala, care vor lua asupra lor unele griji de asigurare a omenirii cu energie. Solutia acestei probleme cercetatorii o cauta pe cai diferite.

 In acest proiect, am abordat in capitolul I, detalii despre energia soarelui,energie pe care o primim gratuit ,peste tot in lume, noi trebuie doar sa o folosim la maxim. Capitolul II contine detalii despre energia eoliana,energie pe care o putem dezvolta doar in anumite conditii si locuri de pe pamant. In urmatorul capitol,am facut loc energiei raurilor,care se poate obtine in diferite moduri,dar sub acelasi numitor comun:apa curgatoare.

Capitolul IV este rezervat energiei Oceanului Planetar,care ne pune la dispozitie o alta varianta din care putem obtine energie curata,fara sa incarcam atmosfera cu substante daunatoare .

Ultimul capitol apartine energiei pamantului,care face si aceasta parte din darurile dragei noastre planete,o alternativa viabila de care trebuie sa profitam pentru a ne bucura si de energia de care avem nevoie fara a distruge mediul.

                                       

1

GENERALITATI

  Din punct de vedere științific, energia este o mărime care indică capacitatea

unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic când trece printr-o transformare din starea sa într-o altă stare aleasă ca stare de referință. Energia este o funcție de stare.

Din punct de vedere al sistemului fizic căruia îi aparține, există (exemple): -energie hidraulică, care, la rândul ei, poate proveni din energia potențială a căderilor de apă și mareelor, sau din energia cinetică a valurilor; -energie nucleară, care provine din energia nucleelor și din care o parte poate fi eliberată prin fisiunea sau fuziunea lor; -energie de zăcământ, care este energia internă a gazelor sub presiune acumulate deasupra zăcămintelor de țiței; -energie chimică, care este dat de potențialul electric al legăturii dintre atomii moleculelor,energie de deformație elastică, care este energia potențială datorită atracției dintre atomi; -energie gravitațională, care este energia potențială în câmp gravitațional.

După sursa de proveniență, poate fi: energie stelară, solară, a combustibililor, hidraulică, eoliană, geotermală, nucleară.

După faptul că urmează sau nu un ciclu se clasifică în: -energie neregenerabilă, care este energia obținută din resurse epuizabile, cum sunt considerati combustibilii fosili și cei nucleari; -energie regenerabilă, prin care se înțelege energia obținută de la Soare, energie considerată inepuizabilă, sub formă de energie electrică (conversie directă), termică (încălzire directă), hidraulică, eoliană, sau cea provenită din biomasă.

După modul de manifestare a energiei se vorbește despre energie mecanică, energie electrică, energie luminoasă.

In societatea noastra industriala de energie depinde totul. Cu ajutorul ei se misca automobilele, zboara rachetele in cosmos. Cu ajutorul ei se poate coace paine, incalzi o incapere ,lumina strazile, scoate in larg corabiile etc. Cineva poate spune ca energie este si petrolul si gazele naturale. Dar nu este asa. Pentru a scoate energia din ele, ele trebuiesc arse, asa ca si benzina, carbunele sau lemnele.

Dupa formula L=F*d, lucrul mecanic este egal cu produsul dintre forta si distanta cu care s-a miscat corpul sub influenta fortei. Lumea este plina de energie, care poate fi folosita pentru necesitatile omenirii, prin efectuarea lucrului mecanic de catre diferite corpuri. Energia se gaseste in oameni si animale, in pietre si plante, in combustibilii subterani, in copaci si atmosfera, in rauri si lacuri. Dar cele mai mari rezerve de energie sunt acumulate in oceane – o suprafata mare de curente de apa care se misca neintrerupt, si acopera cca 71 % din suprafata planetei. Cele mai preferate metode sunt folosirea resurselor energetice a apei curgatoare si a vantului, a fluxului si refluxului, a caldurii subterane, a soarelui.

2

CAPITOLUL I

Energia Solara

   In ultimul timp a crescut interesul pentru problema folosirii energiei solare, si chiar daca aceasta sursa adera la cele ce pot fi renovate, atentia care i se acorda, ne face sa privim posibilitatile sale aparte. Posibilitatile potentiale ale energeticii bazate pe folosirea radiatiei solare, sint destul de mari. Sa accentuam, ca folosirea doar a 0.0125 % din aceasta cantitate posibila ar fi destul pentru a asigura necesitatile energeticii mondiale moderne, iar folosirea 0.5 % ar asigura pe deplin necesitatile   in perspectiva. Cu parere

de rau, e putin probabil ca aceste resurse potentiale enorme sa fie utilizate in proportii mari. Una din cele mai serioase piedici este intesitate joasa a radiatiei solare. Chiar si la cele mai bune conditii atmosferice (latitudini sudice, cer senin), densitatea fluxului radiatiei solare este de 250 W/m². Deaceea, pentru ca colectorii de radiatie solara ,,sa stranga” pe an, energia necesara pentru satisfacerea necesitatilor omenirii ei trbuiesc amplasati pe o suprafata de 130000 km²! Necesitatea folosirii colectorilor de marimi mari, duce la cheltuieli materiale enorme. Cel mai

simplu colector de radiatie solara prezinta o foaie de metal (de obicei de aluminiu) innegrita, inauntrul caruia se gasesc tevi prin care circula lichid. Lichidul incalzit de energia solara, strinsa de colector, este folosit nemijlocit. Conform calculelor, pentru fabricarea colectorilor de radiatie solara pentru 1 km², este necesar 10000 tone de aluminiu. S-a demonstrat ca in prezent rezervele mondiale de acest metal sint apreciate la 1.17*10^9 tone. Din cele scrise este clar, ca exista diferiti factori, care limiteaza puterea energeticii solare. Presupunem, ca in viitor pentru confectionarea colectorilor vom putea folosi si alte metale, nu numai aluminiul. Se va schimba situatia in acest caz? Reesind din faptul ca la o anumita faza de dezvoltare a energeticii (dupa 2100) toate necesitatile mondiale in energie vor fi satisfacute de energia solara. In cadrul acestui model se poate aprecia, ca in acest caz va trebui ,,strinsa” energie solara pe un teritoriu de la 10^6 pina la 3*10^6 km². In acelasi timp suprafata totala a pamanturilor arabile in lume constituie 13*10^6 km². Energetica solara este foarte costisitoare deoarece necesita cheltuieli materiale foarte mari. Utilizarea in proportii mari a energiei solare duce la necesitati gigante de materiale si ca urmare de forte de munca pentru extragerea materiei prime, obtinerea materialelor, fabricarea heliostatelor, colectoarelor si altor utilaje cat si transportarea lor. Calculele arata ca, 1 MW*an de energie electrica obtinuta cu ajutorul energeticii solare necesita de la 10000 pina la 40000 ohm*ore. In energetica traditionala acest indice este de 200-500 ohm*ore. Pana cand, energia electrica, obtinuta din razele solare, este mai scumpa, decat cea primita prin metodele traditionale. Savantii spera, ca experimentele, care ei le efectueaza la instalatii si centrale experimentale, vor rezolva nu numai problemele tehnice, dar si cele economice.

3

O cantitate imensă de energie solară ajunge la suprafaţa pământului în fiecare zi. Această energie poate fi captată, şi folosita sub formă de caldură în aplicaţii termo-

solare, sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice(CF) .Pentru a înţelege cum CF şi sistemele termo-solare captează energia solară, este

important să înţelegem cum aceasta îşi urmează cursul de la soare spre Pământ şi cum acest flux se schimbă periodic.

Cum produce soarele energie?

Soarele este o sferă cu diametrul de aproximativ 1.4 milioane de km, formată din gaze cu temperaturi foarte mari(temperatura interioră a soarelui este de aproximativ 15 milioane de grade Kelvin). Această temperatură imensă, combinată cu o presiune de 70 miliarde de ori mai mare decât aceea a atmosferei Pământului creează condiţiile ideale pentru reacţiile de fuziune.

Reacţia de fuziune

Reacţiile de fuziune din soare au loc între atomi de hidrogen, care se combină şi formează atomi de helium. În urma acestui proces se degajă energie sub forma unor radiaţii cu energie mare, mai cu seamă raze gamma. În timp ce aceaste radiaţii migrează din centrul spre exteriorul sferei solare, ele reacţionează cu diferite elemente din interiorul soarelui şi se transformă în radiaţii cu energie mica. Soarele a produs în acest fel energie timp de aproximativ 5 miliarde de ani, şi va continua să facă la fel pentru înca 4-5 miliarde.Cum este transportată energia pe Pământ?

Pământul se roteste în jurul soarelui la o distanţă de aproximativ 150 milioane de km. Radiaţiile se extind la viteza de 300.000 de km pe sec, viteza luminii. Timpul necesar pentru a ajunge pe Pământ este de aproximativ 8 min.

Catitatea de radiaţii ce ajung pe Pământ.Cantitatea de energie solară ce atinge la un moment dat un anumit loc de pe suprafaţa

Pământului se numeşte constantă solară, valoarea ei depinzând de mai mulţi factori. Dacă soarele este la amiază şi cerul este senin, radiaţia pe o suprafaţă orizontală este de aproximativ 1000 de W pe metru patrat. Se observă scăderea constantei solare când suprafaţa nu este orientată perpendicular pe razele soarelui.

4

Pămâtul se învârte în jurul axei sale o dată pe zi şi se roteşte, într-o orbită eliptică, în jurul soarelui, o dată pe an. Axa în jurul căreia se învârte Pământul este înclinată cu aproximativ 23 de grade de la verticală. Această înclinare a dat nastere anotimpurilor: cândaxa Pământului este înclinată spre soare, emisfera nordică

primeşte mai multe radiaţii solare (vara). Şase luni mai târziu, când axa nu este înclinată spre soare, în emisfera sudică este vară, deci cantitatea de radiiaţii solare ce va atinge Pământul este mai mare. Înălţimea la care se găseşte soarele pe cer afecteaza şi ea valoarea constantei solare.

Energia solară poate fi folosită să:

genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice) genereze electricitate prin centrale termice solare (heliocentrale) încălzească  clădiri, direct încălzească clădiri, prin pompe de căldură încălzească clădiri și să producă apă caldă de consum prin panouri solare termice

Instalațiile solare sunt de două tipuri: termice și fotovoltaice.Energia solara este capabila sa furnizeze caldura, lumina, apa calda, electricitate, si

poate chiar sa mentina temperatura constanta dintr-o locuinta. Lumina solara poate fi transformata direct in electricitate, cu ajutorul celulelor

fotovoltaice. Celulele mici alimenteaza aparate de dimensiuni reduse, cum sunt ceasurile si calculatoarele, iar celulele mari produc suficienta energie pentru o casa sau o cladire de birouri si chiar pentru reteaua electrica a unui oras intreg.

Soarele poate, de asemenea, incalzi direct apa sau aerul, cu ajutorul incalzitoarelor solare. Acestea pot fi instalate in orice locuinta si reprezinta o alternativa ideala pentru obtinerea caldurii si a apei calde, folosind o sursa regenerabila de energie. Incalzitoarele solare pot asigura si energiile auxiliara si de rezerva pentru cladiri.

Este adevarat ca panourile solare sau panourile fotovoltaice sunt costisitoare, insa, analizand situatia pe termen lung, beneficiile lor se regasesc in reducerea costurilor ulterioare achizitionarii si instalarii. 

Schema instalatie cu panou solar

5

Avantajele sistemului:

• reduce consumul de gaz metan cu cca 390 m3/an;

• aportul panoului solar pe toata durata anului la producerea de apa calda menajera este de minim 60%;

• evita dispersia in atmosfera a 860 kg CO2 pe an in cazul in care este racordat la o centrala cu functionare pe gaz metan;

• evita dispersia in atmosfera a 1.180 kg CO2 pe an in cazul in care este racordat la o centrala cu functionare pe motorina;

• evita dispersia in atmosfera a 1.270 kg CO2 pe an in cazul in care este racordat la o centrala cu functionare pe combustibil solid (lemne);

• evita dispersia in atmosfera a 250 kg CO pe an;

• evita dispersia in atmosfera a 1.270 kg NOX pe an;

• evita dispersia in atmosfera a 1800 kg SOX pe an in cazul in care este racordat la o centrala cu functionare pe combustibil solid (lemne) sau lichid (motorina).

CAPITOLUL II

Energia eoliana

Vântul este rezultatul activitatii energetice a soarelui si se formeaza datorita încalzirii neuniforme a suprafetei Pamântului. Miscarea maselor de aer se formeaza datorita temperaturilor diferite a doua puncte de pe glob, având directia de la punctul cald spre cel rece. În fiecare ora pamântul primeste 1014 kWh de energie solara. Circa 1-2% din energia solara se transforma în energie eoliana. Acest indiciu întrece de 5-10 ori cantitatea energiei transformata în biomasa de catre toate plantele Pamântului. 

Omenirea utilizeaza energia eoliana pe parcursul a câtorva milenii. Vântul impunea sa lucreze morile de vânt, misca corabiile cu pânze. Energia cinetica a vântului a fost si este accesibila practic în toate partile pamântului. Este atractiva si din punct de vedere ecologic - nu produce emisii în atmosfera, nu formeaza deseuri radioactive.

Ca sursa energetica primara vântul nu costa nimic. De asemenea aceasta poate fi utilizata decentralizat - este o alternativa buna pentru localitatile mici aflate departe de sursele traditionale.

În 1854 în SUA apare o pompa de apa, care functiona pe baza energiei vântului. Ca constructie, aceasta pompa semana cu modelul morilor de vânt, dar avea mai multe palete (brate) si un fluger pentru determinarea directiei vântului. Catre anul 1940 în SUA peste 6 milioane de instalatii de acest tip se utilizau pentru pomparea apei si producerea energiei electrice. Este socotita o premiza a cuceririi Vestului salbatic, datorita posibilitatii de

6

asigurare cu apa a fermelor zootehnice. Însa la mijlocul secolului XX vine sfârsitul utilizarii large a energiei vântului, venind în schimbul ei o sursa energetica moderna - petrolul.

Interesul catre energetica vântului reapare dupa câteva crize petroliere traite de omenire timp de câteva decenii.

Acest lucru se petrece la începutul anilor '70, datorita cresterii rapide a preturilor la petrol.

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

Elicele statiilor eoliene se rotesc datorita miscarii maselor de aer: cu cât este mai mare masa aerului, cu atât mai repede se rotesc elicele, producând o cantitate mai mare de energie.

Din cursul de fizica se stie, ca energia cinematica a corpului în miscare, în cazul dat, aerul, este proportionala cu masa lui. De aceea energia vântului depinde de densitatea aerului - cu cât densitatea este mai mare, cu atât forta de actiune este mai mare (densitatea depinde de cantitatea moleculelor într-o unitate de volum). La presiunea atmosferica normala si temperatura de 15°C densitatea aerului constituie 1,225 kg/mc. Însa cu marirea umiditatii densitatea putin scade. Aceasta este cauza producerii de catre un generator eolian a unei cantitati mai mari de energie, la aceeas viteza a vântului, pe timp de iarna, când densitatea aerului e mai mare, decât vara. Pe suprafetele plasate mai sus de nivelul marii, în munti, spre exemplu, presiunea atmosferica este mai mica si, corespunzator, este mai mica si densitatea aerului, deci, se produce o cantitate mai mica de energie pe suprafata elicei.

Însa procesul de marire a suprafetei nu poate fi redus la simpla lungire a aripelor. La prima vedere se pare, ca aceasta este o cale mai simpla de marire a cantitatii energiei.Dar, marind suprafata cuprinsa la rotire, noi marim greutatea asupra sistemului la aceeas viteza a vîntului. Pentru ca sistemul sa reziste la greutate este necesar de a întari toate componentele mecanice ale lui, ceea ce duce la cheltuieli suplimentare.

Viteza vântului este cel mai important factor de influenta asupra cantitatii de energie. Viteza mai mare a vântului mareste volumul maselor de aer - cu marirea vitezei vântului creste cantitatea energiei electrice produse. Energia vântului se schimba proportional cu viteza vântului la puterea a treia. Astfel, daca viteza vântului se dubleaza, energia cinematica produsa creste de 8 ori.

Energia maselor de aer de este enorma. Rezervele de energie eoliana intrec de 100 ori rezervele hidroenergetice a tuturor raurilor de pe Pamant. Pe Globul Pamintesc permanent sufla vantul – de la o adiere slaba, ce aduce racoarea mult dorita in arsita verii, pana la puternice uragane, care aduc pierderi si distrugeri colosale. Oceanul de aer in care traim se afla in perturbatie continua. Vanturile, ce sufla pe teritoriul tarii noastre, pot satisface necesitatile electroenergetice ale ei! De ce o asa sursa bogata, accesibila si curata se utilizeaza atat de putin? In zilele noastre motoarele, ce folosesc vantul, acopera doar a mia parte din necesitatile energetice mondiale. Tehnica secolului XX a deschis noi perspective pentru energetica eoliana, o alta problema este obtinerea energiei electrice. La inceputul secolului XX N.E. Jucovschii a elaborat teoria motorului eolian, pe baza careia ar fi putut fi create instalatii inalt productive, capabile de a obtine energie de la cel mai slab vint. Au aparut o multime de proiecte de agregate eoliene, mult mai perfecte, decit morele de vint. In proiectele noi se folosesc cele mai moderne date din multe domenii ale stiintei. In zilele noastre pentru crearea rotii eoliene – inima oricarei instalatii eoliene de producere a energiei – activeaza specialisti – constructori de avioane, care pot alege cel mai adecvat tip al paletei, si sa-l studieze in teava aerodinamica. Cu eforturile savantilor si inginerilor sunt create cele mai diverse tipuri de instalatii eoliene moderne. Cum functioneaza o turbina eoliana ? Sistemul se bazeaza pe un principiu simplu. Vantul pune in miscare palele care la randul lor actioneaza generatorul electric. Sistemul mecanic are in componenta si un

7

multiplicator de vitezacare actioneza direct axul central al generatorului electric.Curentul electric obtinut este, fie transmis spre imagazinare in baterii si folosit apoi cu ajutorulunui invertor DC-AC in cazul turbinelor de mica capacitate , fie livrat direct retelei de curentalternativ ( AC) spre distribuitori.

Schema unei turbine eoliene (clic pe imagine)

Turbina eoliana industriala Envergate eV1200 - 40 KW Este o turbina cu ax vertical cu 3 paleti, folosita in aplicatii rezidentiale (mici cartiere rezidentiale) sau industriale (cladiri de birouri, mici fabrici).

PCS - Pitch Control System - Regulator de control al puterii viteza nominala a vantului : 12 m/s viteza de pornire a turbinei : 1,5 m/s viteza de cuplare : 2,5 m/s viteza de decuplare (rafale) : 16 m/s randament anual la o viteza de 6 m/s : 101 MW reducerea anuala a CO2 la o viteza de 6 m/s : 54t CO2 nivelul de zgomot : < 43 db (la 20 m distanta) Turbinele eoliene Envergate eV1200 sunt disponibile incepand cu Martie 2011.

8

Rotorul

paletii turbinelor eoliene Envergate sunt confectionati din fibra de carbon anvergura palelor : 12 m diametru rotorului : 8 m aria suprafetei in vant : mp numarul de palete : 3 Viteza nominala de rotatie : 80 rpm viteza maxima a paletelor : 140 Km/h, 85 mph detectia vantului : electrica paratrasnet, protectie la fulgere incalzirea paletelor : optionala

Inverter

Intrare : 3 faze, 680 VAC Tensiune alimentare DC : 680 VDC, Iesire (clasa 1) : 400 VAC - trifazat

Stalp

tipul : care se subtiaza, din otel, culoare alba inaltime stalp sustinere : 18*, 24 m

  Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită și în activități recreative precum windsurfing-ul. La sfârșitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawațioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulație a mărfurilor de 40 miliarde euro și lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.Mărimea turbinelor eoliene:

Ferma eoliană în Tehachapi, California

Turbinele eoliene pot fi împărțite arbitrar în trei clase: mici, medii și mari. Turbinele eoliene mici sunt capabile de generarea a 50-60 KW putere și folosesc rotoare cu diametru

9

între 1–15 m. Se folosesc în principal în zone îndepărtate, unde există un necesar de energie electrică dar sursele tradiționale de electricitate sunt scumpe sau nesigure.Unele mici turbine sunt așa compacte încât pot fi cărate în locații îndepărtate pe spatele calului.

Cele mai multe dispozitive eoliene sunt turbinele de dimensiune medie. Acestea folosesc rotoare care au diametre între 15–60 m și au o capacitate între 50-1500 KW. Cele mai multe turbine comerciale generează o capacitate între 500KW-1500KW.

Turbinele eoliene mari au rotoare care măsoară diametre între 60–100 m și sunt capabile de a genera 2-3 MW putere. S-a dovedit în practică că aceste turbine mastodont sunt mai puțin economice și mai puțin sigure în raport cu cele de dimensiune medie. Turbinele eoliene mari produc până la 1,8 MW și pot avea o paletă de peste 40 m, ele fiind plasate pe turnuri de 80 m.Unele turbine pot produce 5 MW, deși aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puține zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari și în zone oceanice.

Țările cu cea mai mare capacitate instalată în ferme eoliene sunt China, Statele Unite, Germania și Spania. La începutul anului 2011, ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era de 24% în Danemarca, 14% în Spania și Portugalia, circa 10% în Irlanda și Germania, 5,3% la nivelul UE.

CAPITOLUL III

Energia raurilor

     Energia apelor curgatoare a ajutat omenirea inca din cele mai vechi timpuri. Rezervele acestui tip de energie, pe Pamant, sunt intr-un numar colosal. Nu in zadar unii savanti considera, ca planeta noastra ar fi trebuit numita nu Pamant, dar Apa, deoarece trei patrimi din suprafata planetei sunt acoperite de apa. Un mare acumulator de energie este Oceanul Planetar, inghitind o parte a energiei ce vine de la Soare. Aici sunt valuri mari, se intampla fluxuri si refluxuri, apar curente oceanice. Se nasc rauri mari, ce duc mase mari de apa in mari si oceane. Clar, ca omenirea in cautare de energie nu putea sa treca pe langa aceste enorme resurse de energie. Initial oamenii s-au invatat sa folosesca energia raurilor. Iar cand a inceput secolul de aur al energiei electrice, s-a revolutionat roata de apa, adevarat, ca in alta forma – turbina de apa. Generatoarele electrice, producatoare de energie, aveau nevoie sa fie rotite, acest lucru usor putea fi efectuat de apa, cu atat mai mult ca experienta in acest domeniu exista. Se poate considera ca hidroenergetica moderna s-a nascut in 1891. Atuurile hidroenergeticii sunt evidente: innoirea rezervelor de energie de insasi natura, exploatarea simpla, nepoluarea mediului inconjurator. Chiar si experienta in constructie si exploatare a rotii de apa va fi de mare ajutor hidroenergeticilor. Insa constructia unui dig pentru o centrala hidroelectrica mare a devenit o problema mult mai greu de realizat, decat constructia un dig pentru o roata de apa mica. Pentru a pune in functiune hidroturbinele puternice, trebuie de adunat intr-o parte a digului o mare cantitate de apa. Pentru constructia acestui dig este nevoie de atita material incit volumul piramidelor egiptene in comparatie el ar parea foarte mic. De aceea in secolul XX au fost construite doar citeva centale hidroelectrice. In Rusia sunt cele mai mari hidrocentrale din lume, ele produc practic oceane intregi de energie, si au devenit centre, in jurul carora s-au construit complexe industriale mari. Insa oamenilor le slujeste doar o mica parte din potentialul hidroenergetic al Pamintului. Anual curente gigante de apa, formate de la ploi si de la topirea zapezilor, se scurg in mari nefolosite. Daca ar fi posibil sa fie retinute cu ajutorul digurilor civilizatia umana ar fi primit rezeve colosale de energie. 

10

3.1.Energia apelor curgatoareIn turbinele hidraulice, energia apelor curgătoare, captată prin amenajări sau instalaţii

hidrotehnice, este transformată în energie mecanică de rotaţie, care acţionează un rotor cu palete.

Forma cea mai veche şi mai simplă a turbinei hidraulice este roata de moară (roata hidraulică), care foloseşte energia unui curs de apă. Apa loveşte paletele unei roţi mari de lemn, care, în cele mai multe cazuri, antrenează moara de apă. După modul de admisie a apei, roţile hidraulice pot fi: cu admisie superioară (apa curge pe paletele de sus ale roţii) şi cu admisie inferioară (apa loveşte paletele de jos ale roţii). Tehnica revine la forma roţii de moară prin turbina Pelton, care este o turbină cu egală presiune (se transformă întreaga energie cinetică a apei). Aceasta este constituită dintr-un rotor, pe periferia căruia sînt montate palete de forma unor cupe. Apa, admisă şi dirijată spre rotor cu ajutorul unui injector, loveşte cupele acestuia, imprimîndu-i o mişcare de rotaţie. Viteza rotaţiei este determinată de debitul şi de viteza apei, turbina funcţionand in condiţii optime cînd viteza de rotaţie a rotorului este egală cu jumătatea vitezei de cădere a jetului de apă. Injectorul este prevăzut cu un ac, care permite reglarea debitului de apă, şi cu un deflector, care acţionează în vederea evitării loviturilor de berbec ale apei în conductă la descărcarea bruscă a turbinei. In asemenea situaţii, deflectorul deviază curentul de apă de la cupele rotorului pînă cînd acul a micşorat secţiunea de trecere a apei în mod corespunzător. In cele mai multe cazuri, reglarea detectorului este cuplată cu un generator electric. Turbina Pelton se foloseşte atunci cînd se dispune de căderi mari şi debite specifice mici de apă. în aceste cazuri, apa se captează la înălţime într-un lac sau un rezervor de acumulare şi este condusă la turbina montată la un nivel mai coborat prin conducte sau galerii. Pentru căderi de apă mijlocii şi debite specifice normale şi pană la foarte mari, se folosesc turbine Francissau turbine radiale. Spre deosebire de turbina Pelton, în turbina Francis direcţia jetului de apă este schimbată: schimbarea se face perpendicular pe direcţia de intrare, ceea ce face ca rotorul turbinei să fie pus în mişcare. Turbina este prevăzută cu un distribuitor echipat cu palete reglabile, cu ajutorul căruia se realizează admisia şi dirijarea apei spre rotor. Dintr-un canal de aducţie inelar care înconjoară turbina, apa intră în distribuitor, care imprimă jetului de apă direcţia de curgere cea mai favorabilă. Jetul de apă este distribuit uniform pe întreaga periferie a rotorului turbinei şi trece radial prin acesta de la exterior spre centrul rotorului. Paletele distribuitorului (numite palete directoare) asigură astfel transformarea energiei apei în principal în energie de rotaţie, evitand consumul acesteia prin vîrtejuri şi alţi curenţi de curgere.

11

Distribuitorul turbinei Francis este dispozitivul director căruia în cazul turbinei Pelton îi corespunde injectorul. Figura  reprezintă schema unei turbine Francis;

se poate observa deviaţia perpendiculară a jetului de apă. Pentru căderi de apă mici şi debite mari, de exemplu, la barajul unui riu se foloseşte turbina Kaplan sau turbina elicoidaiă.

Construcţia rotorului acestei turbine se aseamănă cu cea a unei elice de navă, cu deosebirea că, în timp ce elicea unei nave împinge prin rotire apa înapoi şi deplasează nava înainte, în turbina Kaplan apa acţionează elicea, imprimîndu-i o mişcare de rotaţie. Apa este admisă în turbină lateral printr-un canal de aducţie inelar, apoi este deviată prin distribuitor şi dirijată în lungul axei rotorului. Acest tip de turbine se mai numesc turbine axiale. Debitul de apă care trece prin turoină poate fi reglat prin modificarea distanţei dintre paletele distribuitorului, reglandu-se în mod corespunzător şi paletele rotorului. Fiecărei poziţii a paletelor distribuitorului îi corespunde, în vederea obţinerii unui randament înalt, numai o singură poziţie a paletelor rotorului.3.2.Hidrocentralele  sunt instalaţii complexe în care energia hidraulică a căderilor de ape naturale sau artificiale este transformată în energie mecanică prin intermediul turbinelor hidraulice şi apoi în energie electrică,  în generatoarele de curent electric. Potenţialul de a produce energie electrică depinde atât de cădere cât şi de debitul de apă.  Principiul lor de funcţionare constă în transformarea energiei potenţiale a apei captate în lacuuri de acumulare în energie mecanică. Din lacul de acumulare, prin conducta forţată, apa cade pe paletele unei

12

turbine hidraulice, rotindu-i axul. Acesta antrenează generatorul electric, care transformă energia mecanică în energie electrică.             După puterea produsă sunt de trei feluri:-         hidrocentrale cu o putere instalată de peste 100kwh;-         microhidrocentrale cu putere instalată cuprinsă între 5 şi 100kwh;-         picocentrale construite pe pâraie, nu dispun de baraj şi au putere instalată sub 5kwhAvantajele hidrocentralelor constau în costul energiei electrice scăzut, nu necesită combustibili, personal redus sde întreţinere şi exploatare, nu poluează, siguranţă în funcţionare, randament ridicat.

Dezavantajele sunt legate de dependenţa de regimul fluvial, existenţa surselor de apă, valoarea ridicată a investiţiei, efectuarea construcţiilor durează mult şi necesită forţă de muncă numeroasă. Prin construirea unui baraj de acumulare pe cursul apei se produc derglari ale climei, florei, faunei din zona învecinată, datorită modificării regimului precipitaţiilor dispărând specii de plante şi animale. Lacurile de acumulare împiedică transportul de substanţe fertile care se depun mai ales în zona gurilor de vărsare a fluviilor, în delte.

Microcentrale si picocentrale hidraulice 

O microcentrala hidraulica este o hidrocentrala a carei putere instalata nu depaseste 100 kW(5 - 100kW), iar o picocentralahidraulica este o hidrocentrala a carei putere instalata nu depaseste 5 kW(1-5kW). 

Microcentralele si picocentralele hidraulice pot fi construite pe cursuri de apa mici si constituie o solutie pentru asigurarea energiei electrice in asezarile mici si izolate.

CAPITOLUL IV      

Energia marilor si oceanelor

Se stie ca rezervele de energie ale Oceanului Planetar sunt colosale. Asa dar, energia interna, corespunzatoare incalzirii suprafetei apelor oceanice, in comparatie cu cele fluviale, sa zicem cu 20s C, are o marime de cca 10^26 J. Energia cinetica a curentilor oceanici este egala aproximativ cu 10^18 J. Insa oamenii pot utiliza doar o cantitate infima din aceasta energie, dar si accea cu cheltuieli foarte mari, asa ca acest fel de energetica pana acum parea putin respectiva. Dar epuizarea rapida a rezervelor de combustibili mineral (in primul rand petrol si gaze naturale), folosirea carora sunt insotite de murdarirea mediului inconjurator (incluzind si asa zisa ,,murdarire” termica, si marirea in proportii infioratoare a nivelului de bioxid de carbon din atmosfera), resursele limitate de uran (din folosirea lui in energetica, rezulta deseuri radioactive) si incertitudinea atat a duratei, cat si a consecintelor ecologice la folosirea industriala a energiei termonucleare, ii pune pe savanti si ingineri sa acorde mai

13

multa atentie cautarii a noi posibilitati rentabile pentru utilizarea surselor energetice nelimitate si nepoluante, dar nu numai a variatiei nivelurilor riurilor, dar si a caldurii solare, vantului si energiei Oceanului Planetar.    Cercurile largi ale societatii, dar si multi specialisti inca nu stiu, ca lucrarile privind cautarile metodelor de extragere a energiei din mari si oceane au capatat in ultimii ani in unele tari proportii mari, iar perspectivele devin din ce in ce mai promitatoare.    Cea mai evidenta metoda de folosire a energiei oceanelor prezinta constructia elctrocentralelor de flux (CFE). Din 1967 functioneaza o a astfel de centrala electrica cu puterea de 240 mii kW, cu randamentul de 540 mii kW*h. Inginerul sovietic Bernstein a prelucrat o metoda de constructie a bloculurilor CFE, impinse pe suprafata apei in locurile necesare, a calculat procedura rentabila de punere in circuit a CFE, in ceasurile de maxima incarcare a liniei electrice. Ideile lui au fost verificate la CFE, construita in 1968 in Chislaia Guba, langa Murmansk.    O posibilitate neasteptata a energeticii oceanice a devenit cresterea pe plute in ocean a algelor gigantice chelp, care usor pot fi transformate in metan pentru schimbul energetic cu gazul natural. Dupa datele existente, pentru asigurarea deplina cu energie a fiecarui om – consumator este necesar doar un hectar de plantatii de chelp.    O atentie deosebita a capatat ,,conversia energetica oceanotermica”, adica obtinerea energiei electrice pe contul diferentei de temperatura intre apele de la suprafata si cele de la adancime ridicate de pompe, de exemplu la folosirea la un ciclu inchis al turbinei a lichidelor volatile cum sint propanul, freonul sau amoniacul. Intr-o masura oarecare analog, dar probabil de o perspectiva mai indepartata este obtinerea energiei electrice pe baza deosebirilor dintre apa sarata si cea dulce, de exemplu apa de mare si apa din rauri.    Nu putina arta inginereasca a fost implimentata in machetele generatoarelor de energie electrica, care functioneaza pe baza agitatiei oceanice, chiar se examineaza, in perspectiva, constructia unor centrale electrice cu puterea de multi kilowati. Si mai mari perspective promit instalarea turbinelor oceanice pe asa curenti intensivi si stabili, cum este Golfstream.    Se pare, ca unele dintre instalatiile energetice propuse pot fi realizate, si pot deveni rentabile chiar azi. Dar evident ca entuziasmul creativ, arta si ingeniozitatea savantilor vor imbunatati instalatiile existente si se vor crea altele mai perspective pentru utilizarea industriala a resurselor energetice ale Oceanului Planetar. Sa speram, ca in conditiile actuale ale progresului tehnico-stiintific, schimbari esentiale in energetica oceanica vor avea loc in deceniile apropiate.    Oceanul contine energie extraterestra, care este primita din cosmos. Ea este accesibila si inofensiva, si nu polueaza mediul inconjurator, inepuizabila si libera.    Din cosmos vine energia Soarelui. Ea incalzeste aerul si formeaza vanturile, care provoaca valurile. Ea incalzeste oceanul care acumuleaza energie termica. Ea provoaca curentii, care isi schimba directia sub influenta miscarii de rotatie a Pamintului.    Tot din cosmos soseste energia de atractie a Soarelui si Lunii, care provoaca fluxurile si refluxurile.    Oceanul nu este un spatiu fara viata ci un depozit colosal de energie nelinistita. Aici bat valurile, se nasc fluxurile si refluxurile, se intersecteaza curentii, si toate acestea umplute cu energie.    Geamandurile si farurile, ce folosesc energia valurilor, au impresurat apele de coasta ale Japoniei. Timp de mai multi ani geamandurile – ,,fluierele” pazei de coasta a Statelor Unite ale Americii functioneaza pe baza oscilatiilor valurilor. Azi nu ezista localitati pe tarm care nu ar avea inventatorul sau propriu, care lucreaza asupra crearii instalatiilor ce utilizeaza energia valurilor.

14

4.1 Energia valurilor Valurile sunt mişcări ritmice ale particulelor de apă în jurul unui punct imaginar de echilibru. Sub aspect genetic, se cunosc: valuri eoliene, mareice, anomobarice, navale, staţionare, gravitaţional libere, forţate de vânt. Valurile eoliene sunt cele care apar sub acţiunea frecării tangenţiale ale maselor de aer în deplasare, cu presiunea normală faţă de apa marină. În privinţa formării valurilor există mai multe teorii, cea mai durabilă fiind teoria valurilor trohoidale5 a lui Gerstner6 (1802), elaborată pentru un ocean de adâncime nelimitată, lichid ideal, fără frecare lichidă, cu densitate constantă, unde se formează valuri cu mişcare de translaţie gravitaţională şi liberă. Concluziile acestei teorii sunt că particulele de apă în mişcarea lor urmăresc o orbită închisă, într-un interval de timp egal perioadei valului, orbită care este uşor deformată pe direcţia valului iar particulele de la suprafaţă primesc cea mai mare cantitate de energie eoliană, deci vor avea raza orbitei cea mai mare. Odată cu creşterea adâncimii, energia se transmite pe cale hidraulică, deci orbitele particulelor vor fi tot mai mici. Valurile dispun de energie potenţială, Ep şi energie cinetică, Ec şi acestea se calculează în funcţie de elementele de mărime a valului şi viteză. Valul cu desfăşurare ideală şi simetrică este hula regulată, care este un val gravitaţional în stingere, neforţat de vânt.

Instalaţii care recuperează energia valurilor Pentru recuperarea energiei valurilor se pot folosi scheme similare cu cele de la centralele mareomotrice cu baraj, însă, datorită perioadei scurte a valurilor aceste scheme sunt puţin eficiente. Un obiect care pluteşte pe valuri execută o mişcare cu o traiectorie eliptică. Cea mai simplă formă de valorificare a acestei mişcări pentru recuperarea energiei valurilor sunt pontoanele articulate. . O construcție modernă este cea de tip Pelamis formată din mai mulți cilindri articulați, care, sub acțiunea valurilor au mișcări relative care acționează niște pistoane. Pistoanele pompează ulei sub presiune prin motoare hidraulice care acționează genera

Centrale care folosesc energia valurilor Valurile se formeaza datorita actiunii maselor de aer aflate in miscare(vantul) asupra

apei. Marimea valurilor generate depinde de viteza vantului, durata sa si distanta pe care actioneaza asupra apei(lungimea de actiune). 

Miscarea apei rezultata ca efect al acestei actioni poseda o energie cinetica exploatabila cu ajutorul unor tehnologii speciale. 

Sistemele de captare a energiei valurilor sunt de trei tipuri: sistemul de conducte sub presiunecare se bazeaza pe faptul ca o presiune exercitata

asupra unei suprafete mari si transmisa prin intermediul unui lichid, prin conducte, unei suprafete mai mici multiplica forta pe unitatea de suprafata, iar aceasta forta este folosita in scopul actionarii unui generator electric.

sistemul bazat pe ascensiunea lichiduluicare utilizeaza ascensiunea apei sub forma de val pe o panta artificiala, actionand apoi in cadere turbina unui generator electric.

sistemul pistonului lichidcare se bazeaza pe faptul ca intr-o incinta valurile produc prin miscarea lor de urcare si coborare un efect similar cu al unui piston pompand sau aspirand aerul care actioneaza turbina unui generator electric. 

Dezavantaje: Centralele care utilizeaza energia valurilor si mareelor pot avea impact negativ asupra ecosistemelor marine si din zonele costiere.

15

toare electrice.

Instalaţie de tip Pelamis la Peniche,Portugalia.

4.2.Energia mareomotricaEnergia mareelor este energia ce poate fi captată prin exploatarea energiei potențiale

rezultate din deplasarea pe verticală a masei de apă la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curenților de maree. Energia mareelor rezultă din forțele gravitaționale ale Soarelui șiLunii, precum și ca urmare a rotației terestre.        Conceptul de bază al centralelor electrice ce valorifică energia mareelor este acumularea unor volume mari de apă într-o zonă în care să se poată crea o anumită presiune, urmând apoi, ca apa să curgă în, sau din această incintă prin turbine hidroelectrice de cădere joasă. Centralele pot fi operate la flux, la reflux, sau în ambele situaţii. Cea mai des utilizată metodă este generarea la reflux. În acest caz, pe măsura ce fluxul avansează, apa intră în incintă prin porţile unei ecluze. Acestea sunt apoi închise şi se instalează refluxul. Când nivelul apei din afara barajului este suficient de scăzut pentru a creea o presiune adecvată, porţile se deschid iar apa din zona indiguită este lasată să curgă înapoi în mare, trecând prin turbine.            Energia mareomotrică este valorificată prin centralele mareomotrice. Acestea se pot amplasa acolo unde amplitudinea  mareelor este de cel puţin 8m şi există un bazin natural, care să comunice cu oceanul printr-o deschidere îngustă.            O centrală mareomotrică recuperează energia mareelor. În zonele cu maree, acestea se petrec de două ori pe zi, producând ridicarea, respectiv scăderea nivelului apei. Există două moduri de exploatare a energiei mareelor:

Centrale fără baraj, care utilizează numai energia cinetică a apei, similar cum morile de vânt utilizează energia eoliană.

Centrale cu baraj, care exploatează energia potenţială a apei, obţinută prin ridicarea nivelului ca urmare a mareei.

Curenţii marini sunt purtătorii unor energii cinetice deosebit de mari. Astfel, s-a calculat că un curent oceanic cu o lăţime de circa 100 m, 10 m adâncime şi o viteză de l m/s, pe timp de un an ar putea oferi o energie cinetică de circa 2 mii. kwh.Energia curenţilor oceanici este utilizată într-o uzină de 80 MW din Florida (SUA), la Miami, prin folosirea curentului Floridei.

Se fac studii intense pentru utilizarea energiei Gulf-Streamului ale cărei dimensiuni sunt cu adevărat impresionante: are iniţial o lăţime de 500 km, o viteză de 10 km/h, temperatură de 20-25° C, răscolind apele oceanului până la adâncimi de 2500 - 3000 m şi transportă un volum de apă de 100.000.000 m 3 / s.

Valurile reprezintă o formă de stocare a energiei transmise de vânt, energie calculubilă şi demnă de luat în consideraţie. Calculele au evidenţiat că valurile cu înălţimea de

16

1 m, lungimea de 40 m şi perioada de 5 s, au o putere disponibilă de aproximativ 5 KW pe un front de l m lăţime.

Cu cât amplitudinea mareelor și viteza curenților sunt mai mari, cu atât potențialul energetic al amplasamentului este mai ridicat. Așadar, sunt necesare următoarele condiții: amplitudine ridicată a mareelor (minimum 7 m) și prezența unui bazin natural (estuar, golf), care să comunice cu oceanul printr-o deschidere îngustă. Aceste condiţii naturale apar în puține zone ale globului (ex: ţărmurile atlantice ale Franţei, Marii Britanii și Canadei, țărmurile Pacifice ale SUA, Australiei și Chinei). Deoarece mareea în Marea Neagră este de doar câţiva centimetri, România nu are potenţial pentru astfel de centrale. Valurile reprezintă o formă de stocare a energiei transmise de vânt, energie calculubilă şi demnă de luat în consideraţie.

CAPITOLUL V

Energia Geotermica

Din timpuri stravechi oamenii stiu despre transformarea in stihii a energiei gigantice ce se ascunde in interiorul Globului Pamintesc. Memoria omenirii cunoaste eruptii enorme ale unor vulcani, ce au luat milioane de vieti, si au schimbat multe locuri de pe Pamint, de nerecunoscut. Puterea eruptiei chiar si a unui vulcan mic este colosala, ea intrece de multe ori puterea celor mai mari instalatii energetice, facute de mina omului. Adevarat, ca de folosirea nemijlocita a energiei eruptiilor vulcanice nu poate fi vorba, deoarece oamenii n-au asemenea posibilitati de a stavili si de a supune aceasta energie, dar si eruptiile sint un fenomen destul de rar. Dar aceasta este energie, ce se ascunde in subsol, si numai o particica din ea iese odata cu eruptiile vulcanice.    Mica tara europeana Islanda – ,,tara ghetii” in traducere directa – se asigura cu rosii, mere chiar si cu banane! Serele islandeze nenumarate primesc energie de la caldura pamintului – alte resurse de energie in Islanda practic lipsesc. In schimb aceasta tara este foarte bogata in izvoare fierbinti si a cunoscutelor gheizere – havuz de apa calda, care cu exactitatea cronometrului izvorasc de sub pamant. Si chiar daca nu isladezilor le apartine prioritatea folosirii caldurii izvoarelor subterane (inca romanii la cunoscutele lor bai aduceau apa de sub pamant), locuitorii acestei tarisoare nordice exploateaza casangeria subterana foarte intens. Capitala – Reykjavik, in care traieste jumate din populatia tarii, se incalzeste datorita izvoarelor subterane.    Dar nu numai pentru incalzire oamenii scot energia din adancurile pamantului. Deja demult, functioneaza centrale electrice, care folosesc izvoarele subterane fierbinti. Prima centrala de asa tip, cu o putere mica, a fost construita in 1904 in orasul italian Larderello. Cu timpul puterea centralei electrice crestea, in functiune erau puse noi agregate, se foloseau noi surse de apa fierbinte, si in zilele noastre puterea acestor centrale a ajuns la 360000 kW. In Noua Zelanda exista asa o centrala electrica in regiunea Vairakei, puterea ei este de 160000 kW. La 120 km de San-Francisco in SUA produce energie o centrala geotermala cu puterea de 500000 kW.       Energia geotermica este o forma de energie regenerabila obtinuta din caldura aflata in interiorul Pamantului. Apa fierbinte si aburii captati in zonele cu activitate vulcanica si tectonica sunt utilizate pentru incalzirea locuintelor si pentru producerea electricitatii.

Energia geotermala este acea energie stocata de Pamant din atmosfera si oceane sau

17

care provine din adancurile Pamantului. Energia geotermala reprezenta in 2008 aproximativ 1% din totalul de energie produsa si captata. Printre avantajele energiei geotermale se numara indepedenta de vreme si ciclul zi/noapte, este curata si nu influenteaza negativ mediul inconjurator.

Centralele electrice geotermale folosesc caldura Pamantului pentru a produce electricitate. La kilometri adancime in Pamant, in zonele calde ale scoartei sunt forate gauri, iar apa fierbinte este pompata catre suprafata, unde creeaza abur folosit la actionarea turbinelor. Ciclul se reia, prin pomparea apei racite inapoi in pamant. Electricitatea poate fi produsa astfel numai in locurile in care scoarta Pamantului a captat apa fierbinte si abur in subteran.Exista trei tipuri de centrale geotermale care sunt folosite, in prezent, pe Glob si care depind de starea fluidului (vapori sau lichid) sau de temperatura acestuia:

• Centralele “Uscate” au fost primele tipuri de centrale construite, care utilizeaza abur din izvorul geotermal.

• Centralele “Flash” sunt cele mai raspandite centrale. Ele folosesc apa la temperaturi de 360° F (182° C), injectand-o la presiuni inalte in echipamentul de la suprafata.

• Centralele cu ciclu binar difera de primele doua prin faptul ca apa sau aburul din izvorul geotermal nu vine in contact cu turbina, respectiv generatorul electric. Apa folosita atinge temperaturi de pana la 400° F (200°C).

Energia geotermala este acea energie stocata de Pamant din atmosfera si oceane sau care provine din adancurile Pamantului. Energia geotermala reprezenta in 2008 aproximativ 1% din totalul de energie produsa si captata. Printre avantajele energiei geotermale se numara indepedenta de vreme si ciclul zi/noapte, este curata si nu influenteaza negativ mediul inconjurator. Centralele care capteaza energia geotermala insa pot afecta solul din jur (cand apa fierbinte este injectat in roca pentru obtinerea aburului) si emit cantitati mici (5% fata de o centrala cu combustibil fosil) de CO2 si sulfuri.

Printre avantajele centralelor geotermale se numara faptul ca energia rezultata este curata pentru mediul inconjurator si regenerabila. In plus centralele geotermale nu sunt afectare de conditiile meteorologice si ciclul noapte/zi.  Energia geotermala  este si mai ieftina de obicei decat cea rezultata din combustibilii fosili.

18

CAPITOLUL VI

Biomasa

Termenul de biomasa se foloseste pentru a denumi materia biologica vie sau moarta ce poate fi folosita pentru producerea combustibilului sau a productiei industriale.Cel mai adesea termenul de biomasa se foloseste ca referire la materia obtinuta din plante, folosita pentru obtinerea combustibilului ecologic, dar acest termen include si materia animala sau vegetala folosita la obtinerea fibrelor, chimicalelor sau caldurii. Biomasa se cultiva de obicei din cateva plante cum ar fi canepa, porumbul, plopul, salcia, rachita, trestia etc. Desi combustibilii solizi au originea din biomasa, acestia nu sunt considerati ca facand parte din ea deoarece contin carbon, ce nu a fost inclus in circuitul natural de foarte mult timp.

Deci, biomasa este ansamblul materiilor organice nonfosile in care se inscriu deseurile lemnoase, deseurile agricole, deseurile vegetale din sectorul forestier, agricol si industrial, dar si cerealele si fructele. Principala diferenta dintre energia obtinuta din combustibilii clasici si respectiv biomasa este urmatoarea: combustibilii fosili nu pot fi transformati in energie utilizabila decat dupa mii de ani, in timp ce energia biomasei este regenerabila putand fi folosita an de an nu le depaseste si este degradabil desi se obtine prin aproximativ acelasi procedeu ca si cel pe baza de petrol.

Tehnici de procesare si utilizari

Procesele low-tech includ degradarea anaeroba, fermentatia si distilarea.Procesele de transformare high-tech includ piroliza, hidrogasificarea, hidrogenarea, distilarea distructiva si hidroliza cu acizi.Prelucrarea biomasei

Biomasa contribuie cu 14% la consumul mondial de energie primara, iar pentru trei sferturi din populatia globului care traieste in tarile in curs de dezvoltare aceasta reprezinta cea mai importanta sursa de energie. Utilizarea salciei energetice se face sub forma de tocatura (in centrale energetice) sau sub forma de brichete sau peleti. Biomasa rezultata se foloseste in centralele energetice.Brichete

Prin termenul de bricheta se intelege rezultatul unui proces de comprimare a materialului (de cele mai multe ori deseuri de lemn) caracterizat de o importanta crestere a densitatii. Bricheta reprezinta o tehnologie de interes enorm intrucat intr-un volum redus se concentreaza rezerva energetica (puterea calorica). Densitatea regasita in bricheta este mult mai mare decat cea regasita in lemnul de foc. Porozitatea e foarte scazuta si ca urmare flacara produsa in timpul arderii e mai densa decat cea produsa de arderea lemnului. Cu alte cuvinte brichetele sunt considerate un combustibil mult mai bun fata de lemn, de neegalat, incat brichetele au o capacitate termica exceptionala, prin urmare retin caldura pe o perioada de timp mult mai mare si mentin temperatura ridicata in interiorul focarului din cazan, permitand o ardere usoara a brichetelor noi introduse.Peleti

Numit si "lemn lichid", este un produs fibros, presat sub presiune inalta, sustinuta fie de propriul material, fie de adezivi. Dimensiunea cea mai raspandita are diametrul de 6 mm, si lungimea de 2-5 cm. Caracteristic peletului este ca are o umiditate mult mai scazuta decat lemnele de foc, iar datorita acestui fapt are un randament termic mult mai ridicat. Arderea este reglabila, facand posibila reducerea emiterii substantelor nocive.

19

.

Concluzie

    De cand exista civilizatia noastra de multe ori s-a produs schimbul resurselor traditionale de energie cu altele mai noi, mai perfecte.Cu secolului XXI, incepe o noua etapa in energetica pamanteasca, o energetica construita, care va avea grija si de protectia biosferei , deja afectata.In paralel cu dezvoltarea intensiva a energeticii, se vor utiliza surse energetice de o putere mai mica, insa cu un randament mult mai inalt, ecologice si comode. Un exemplu elocvent este startul rapid al energeticii electrochimice, care mai tarziu, probabil, o va echivala pe cea solara.

Energiile alternative si viabilitatea lor in Romania

Discutiile referitoare la energiile alternative s-au intensificat in urma accidentului care a avut loc in acest an la centrala nucleară japoneza de la Fukushima. De asemenea, in ultimii ani a fost constientizat si facut public faptul ca resursele celor mai folositi combustibili fosili, petrolul si gazele naturale sunt din ce in ce mai mici, iar utilizarea lor (costisitoare si fluctuanta pe piata internationala) accelereaza procesul negativ al schimbarilor climaterice. Din aceste motive, sursele de energie trebuie sa fie in viitor nu doar economisite, cat si folosite in mod responsabil fata de mediul inconjurator. Sunt in acest caz energiile alternative o solutie? In Romania, aderarea la Uniunea Europeana a solicitat gasirea unui raspuns la aceasta intrebare, dar si a unor solutii viabile, cu ajutorul carora sa se intocmeasca un plan de actiuni privind viitoarele investitii si proiecte legislative, pentru a se trece de la faza teoretica la cea practica, cu o strategie pe termen lung. In noiembrie 2008 s-a aprobat Legea legea 220 privind stabilirea sistemului de promovare a producerii energiei din surse regenerabile, modificata prin Legea 139/2010. Aceasta ofera stimulente importante investitorilor in domeniul energiilor regenerabile. Conform directivelor europene, privind promovarea resurselor alternative de energie, procentul stabilit pentru ponderea energiei nepoluante in consumul total de electricitate in 2020 la nivel comunitar este de 20%, iar Romania si-a luat angajamentul de a ajunge la o pondere de 24%. Specificul geografic national permite, din fericire, implementarea unei palete largi de energii alternative, cel mai mare potential (65%) avandu-l energia verde obtinuta cu ajutorul biomasei. Acesteia ii urmeaza energia eoliana cu un potential de 17% , energia solara cu 12%, hidroenergia cu 4%  si cu doar 2% energia voltaica si geotermala.  Sa vedem, pe rand, ce inseamna fiecare si care este viabilitatea implementarii in Romania a surselor de energie care ocupa primele trei locuri. Biomasa este „fractiunea biodegradabila a produselor, deseurilor si reziduurilor din agricultura, inclusiv substantele animale si vegetale, din silvicultura si industriile conexe, precum si fractiunea biodegradabil a deseurilor industriale si urbane“ (conform legii nr. 220/2008). In Romania, semne de dezvoltare nu prezinta, momentan, decat cea din silvicultura.  Astfel ca cea mai mare centrala termica in cogenerare pe bioamasa a fost pusa in functiune in 2009, in incinta fabricii de cherestea Holzindustrie Schweighofer din Radauti. Aceasta functioneaza in exclusivitate cu biomasa, cum ar fi: scoarta, aschii de lemn, crengi sau resturi de lemn care rezulta din productia zilnica de cherestea sau din exploatari forestiere.

Costurile investitiei se ridica la o valoare de crica 20 mil. EUR, din care o mica parte au fost sustinute de Autoritatea Fondului de Mediu (AFM). Acesta este un prim pas in dezvoltarea implementarii utilizarii energiei provenite din biomasa, in ciuda temerilor legate

20

de lipsa experientei in colectarea reziduurilor agricole si costurile ridicate ale infrastructurii si ale implementarii acestui procedeu. De asemenea, energia eoliana, generata de puterea vantului, ramane avantajoasa, intrucat Romania are cel mai ridicat potenţial din sud-estul Europei in domeniul energiei eoliene, iar sud-estul Dobrogei se plaseaza pe locul al doilea la nivelul intregului continent. Turbinele eoliene folosesc o energie perpetua, regenerabila, care nu se consuma niciodata, si pornesc de la o viteza a vantului de numai 3,5 m/secunda. In Dobrogea viteza este de 7 m/s, la o inaltime de 100 de m. “Antreprenorii din eolian, cei care au facut pasi in aceasta directie, s-au orientat de curand si spre zona Moldovei, mai precis in jurul Galatiului, creand acolo un nou pol, dupa Dobrogea, potrivit datelor detinute de Transelectrica. Printre cei mai mari figureaza Eximprod, cu un proiect de 70 MW in Galati, Sibioara Windfarm, cu 42 MW in Vaslui sau Blue Planet Investments care a primit deja de la ANRE autorizatie de infiintare a unui parc de 35 MW, in Tulcea. Desi, in prezent numai 1.6% din energia folosita in Romania provine din centrale eoliene (media la nivel european fiind de 5.3%) potentialul ridicat al acesteia este un magnet pentru investitori, in contextul in care tara noastra ar putea deveni un pion important in peisajul energiilor regenerabile din Sud Estul Europei. Dupa evolutia foarte buna din sectorul eolian, Romania a inceput sa atraga investitori si in domeniul producerii de energie  solara, aceasta fiind nu numai nepoluanta, ci si, practic, inepuizabila, pe termen mediu si lung. Potrivit Strategiei Energetice Nationale, potenţialul solar al Romaniei poate genera 1,2 TWh anual de electricitate, adică 2,5% din consumul naţional actual. Vestul tarii si Dobrogea sunt cele mai potrivite zone pentru astfel de investitii, cele mai mare campuri solare urmand sa fie Parcul Solar Covaci, din judetul Timis cu o capacitate de 35 de megawati si  Parcul Solar Gura Ialomitei, din judetul Ialomita cu o capacitate de 10 megawati. In ceea ce priveste energia geotermala, in tara noastra nu sunt coditii propice exploatarii acesteia la scara industriala asa cum se intampla in Islanda de exemplu. La noi cand vorbim de energie geotermala ne referim de cele mai multe ori la acele pompe de caldura ,cu ajutorul carora se recircula apa printr-un sistem de conducte care foloseste caldura naturala si constanta a solului. Conductele pot fi ingropate la mare adancime 80-160 m sau mai la suprafata, aici fiind necesara o o suprafata mai mare pe care se intind aceste conducte. De cele mai multe ori aceste instalatii se folosesc pentru constructiile familiale sau cladiri de birouri de mici dimensiuni. Provocarile actuale in domeniul energetic trebuie sa fie in viitor pe lista prioritatilor profesionistilor din domeniul responsabilitatii sociale corporatiste, intrucat intrebarile: cum putem reduce emisiile de gaze cu efect de sera? cum putem asigura noi resurse de energie? cum putem creste siguranta furnizarii energiei scazand in acelasi timp costurile? asteapta de mult timp un raspuns si un indemn concret la actiune.

21

22

BIBLIOGRAFIE

1) www.referate.ro

2) www.wikipedia.org

3) www.termo-utcluj.ro

4) www.energiialternative.net

5) www.greenly.ro

6) www.referat.clopotel.ro

23