biogazul În agricultura modernĂ

SECŢIUNEA I. A. RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR. MODALITĂŢI DE APLICARE.

© GRUPUL ŞCOLAR ENERGETIC NR.1 Aleea 23 August, Nr.11, Târgu Jiu

Redactori:PROF. DANIEL MURĂRIŢAPROF. ANTOANETA BUTOARCĂ

Concepţie grafică/design:PROF. DANIEL MURĂRIŢATehnoredactare/machetare:PROF. ELENA SĂPUNELEV NICUŞOR-DANIEL LĂCĂTUŞU

6


SIMPOZIONUL NAŢIONALTRIADA: RESURSE–RECICLARE–RECONDIŢIONARE ÎN OGLINDA VIITORULUI

COORDONATORI ORGANIZATORI

Prof. Dragoş Ionel Cosma

Prof. Marinela Ciortan

Prof. Ionel Oană

Prof. Daniel Murăriţa

Prof. Antoaneta Butoarcă

Prof. Vasile Udroiu

Elev Radu Drăghici

MODERATORI

SECŢIUNEA 1. Resurse pentru viitor 1.a. Resurse energetice pentru viitor. Modalităţi de aplicare

Prof. Ion Chisăliţă Prof. Emil Iuri Ivan

1.b. Reciclarea si recondiţionarea materialelorProf. Felicia Lumezeanu Prof. Elena Vijulan

1.c. Protecţia mediului in perspectiva viitoruluiProf. Elena Ciobanu Prof. Elena Săpun

SECŢIUNEA 2. Metodica predării disciplinelor tehniceProf. Antoaneta Butoarcă Prof. Eugenia Pasăre

SECŢIUNEA 3. Expoziţie de produse finale SECŢIUNEA 4. Elevul şi creaţia sa

Prof. Maria Bivolu Prof. Elena Iordache

7


BIOGAZUL ÎN AGRICULTURA MODERNĂ

ING. DANIELA MIHAELA BABENCUGRUP ŞCOLAR INDUSTRIAL „AUREL VLAICU”ARAD

1. INTRODUCERE

Biogazul este un gaz produs din fermentarea anaeroba a anumitor substraturi organice.În procesul de fermentare se poate prelua orice materie prima care contine substanta organica, în

afara de lemn, oase (de la animale mari) si pene. Pentru stabilitatea procesului (tehnologia Luethe) este strict necesar ca din materia prima sa fie cel putin 30% siloz de porumb. Deasemenea sunt necesare cantitati variabile de dejectii de bovine (fara asternut) pentru pornirea procesului. Dupa pornire este suficienta o cantitate de ca. 5 m³ / zi. La statiile care proceseaza doar siloz de porumb, se poate opera cu injectii de dejectii anuale. (cantitati în functie de volumul de fermentare)

Biogazul produs prin fermentarea materiei organice din substraturi, este supus unor procese cum ar fi desulfurarea uscarea, etc., fiind utilizat ulterios ca si combustibil pentru motoare cu ardere interna. Din aceste cogeneratoare (CHP-uri) rezulta energie electrica (energia verde) si energie termica. Notiunea de trigenerare nu este corecta, pentru ca din CHP nu rezulta agentul "frig" cum sustin unii, ci pentru producerea acestuia este necesar de un modul suplimentar de transformarea agentului termic.

Din procesul propriu zis rezulta:- energie electrica, care poate fi consumata în societatea proprie sau livrata în reteaua nationala- agent termic, poate fi utilizat in societatea proprie (apa calda pentru abatoare, încalzire hale de

crestere, preâncalzirea apei de proces etc.), la încalzirea unei sere, uscatoarelor de cereale, uscarea lemnului, etc., sau poate fi convertita(în parte) cu instalatii suplimentare in energie electrica sau frig.

- namolul de fermentare - în starea apoasa cu care iasa din proces contine toate substantele anorganice care au fost continute în substraturile care au intrat în fermentare, dar acestea nu mai sunt legate de partea organica.Exista o serie de module de prelucrare a rezidurilor de abatorizare dar acestea înseamna investitie

suplimentara si se preteaza la societatiile care nu poseda terenuri de administrare a ingrasamântului. Astfel se poate efectua separarea mecanica (se reduce substanta solida ramasa dupa fermentare pentru utilizarea partii apoase in irigatoare speciale), se poate ajunge utilizând instalatii cu osmoza la apa curata, îngrasamânt, lichid si ingrasamânt solid (pamânt de flori).Printr-o tehnica mai speciala se poate produce îngrasamânt granule.

Fiind necesara zilnic o anumita cantitate de siloz de porumb acesta, trebuieste cumparat s-au cultivat. Daca acesta este cultivat, sunt necesare utilajele cunoscute pentru culturile agricole, suplimentar fiind utilajul de tocare (marunta) a porumbului pentru siloz, a unui utilaj greu pentru tasarea la însilozare si a sistemelor de fertilizare cu ingrasamânt lichid (vidansa cu administratoare cu furtun sau în sol).

Pentru deservirea instalatiei este necesar un utilaj cu cupa frontala dotat cu freza de siloz, care alimenteaza zilnic statia. Recuperarea de biogaz si calitatea acestuia depind de materia prima procesata si de instalatiile utilizate. Exploatarile din prezent au un ordin de marime de la 100 pana la 200 Nm3 pe tona de deseuri biodegradabile. Compozitia biogazului variaza in functie de fractiile introduse si de procesul de fermentare utilizat si anume intr-o etapa sau in doua etape. Biogazul poate fi utilizat la: generarea energiei termice si electrice; motoare pentru functionarea vehiculelor; introducerea in reteaua publica de gaze

2. PROIECTUL UNEI FERME ECOLOGICE PE BIOGAZ

8


Fie ca este vorba de cresterea productivitati recoltelor agricole sau de reducerea cheltuielilor financiare comunale, producerea energilor alternative poate aduce o contributie esentiala în domeniul energetic.

Instalatile de producere si valorificare a biogazului prezinta în plus avantajul ca, în cazul alimentari continue cu substraturi, furnizeaza energie electrica la putere relativ constanta – avantaj care va juca un rol tot mai importantîn discutile despreenergie, în vitor.Rentabilitatea functionari unei instalati de biogaz depinde în mod decisiv de durata de viata si de fiabilitatea ei.

Cu instalatia testata practic în Bloc de cogenerare – CHP- nenumarate cazuri si perfectionata, nu va se asuma nici un risc.Prin utilizarea materialelor tip container sau tip monobloc.Valorificarea de calitate superioara,activitatile de întretinere si de revizie sunt reduse la minim,astfel încat instalatiile ating în mod uzual perioade lungi de exploatare cu un grad de utilizare efectiva de 90%.

În unitatea de fermentare din otel inoxidabil se deruleazaprocesebiologice,de la descompunere amateriei prime pâna la formarea biogazului. Productia acestei unitati de fermentare este o Certitudine si garanteaza o durata de functionare îndelungata. Compozitia foarte agresiva a gazelor produse poate ataca multe materiale – dar nu si un recipient din otel inoxidabil .

Bineînteles ca unitatea de fermentare este dotata cu scari de acces ,platforme cu grilaj, toate conform TEDEFERMENT normelor de siguranta si prescriptilor în vigoare. Cupola de gaz este compusa din doua A membrane speciale, rezistente la radiati ultraviolete. Membrana exterioara ,aflata sub o presiune de cca. 3 mBar, se mentine în forma cu ajutorul unei suflante (cu puterea de cca. 90W). Membrana interioara preia volumul variabil .

Unitatile de fermentare sunt dotate cu agitatoare submersibile de gaz acumulat. Pe suportul central, sunt fixate unitati capsulate, fiabile, corespunzator, centuri de siguranta de cea maibuna calitate care cerintelor ridicate care formeaza o suprafata de sprijin pentru membrana interioara cu volum variabil.Eficienta economica a unei instalati de biogaz depinde în mod decisiv de calitatea rogramului de comanda a procesului.

Toate datele controlate de calculator în timpul exploatari, pot fi vizualizate pe un display si tiparite. Aceasta usureaza controlul si supravegherea procesului, permite sesizarea din timp a unor deficiente, astfel încât pot fi luate din timp masuri preventive.

Toti parametri de intrare importanti, cum ar fi tipul substraturilor,cantitatile de dozare zilnice si orele de alimentare pot fi preselectati.

Nivelul de umplere pe zone este supravegheat si monitorizat în mod automat, pompele si agitatoarele sunt comandate automat, reducându-se astfel costurile exploatari.

Alte caracteristici de performanta:- Supravegherea calitati gazului ;- Transmiterea la distanta a datelor, sesizarea automata a problemelor tehnologice si semnalizarea

lor pe mobil.- Înregistrarea si vizualizarea datelor, cogeneratorului-CHP. Unitatea de cogenerare, premontata într-un container cu izolatie fonica, se livreaza pentru

instalarea în exteriorul cladirilor. Caldura provenita din racirea motorului cu ardere interna, cât si caldura gazelor arse este recuperata printr-un schimbator de caldura si folosita în instalatie sau pusa la dispozitie beneficiarului.Caldura neconsumata este evacuata în atmosfera de un radiator suplimentar montat pe container.

Energia fosilă limitată pe plan mondial şi permanenta scumpire a acesteia, contribuie la dezvoltarea energiilor alternative. Producerea biogazului din deșeurile biologice şi valorificarea acestuia, este o tehnologie de viitor care aduce o contribuţie importantă din punct de vedere energetic şi contribuie la protecţia mediului.

Din ce fel de reziduuri se poate produce biogaz?- reziduuri din abatorizare : 1 t masă proaspătă = 60 – 120 m³ biogazgunoi de păsări, dejecţii din crescătorii de animale : 1 m³ dejecţii = 20 – 25 m³ biogaz 1 m³ gunoi de pasăre = 120 m³ biogaz- reziduuri din industria alimentară (prelucrarea legumelor şi fructelor)- masă verde- ape uzate din industrie, puternic încărcate cu substanţe organice :1 t resturi de mâncare = 80 - 150 m³ biogaz1 m³ apă cu încărcare organică ridicată = 1,8 – 3,6 m³ biogas

9


- surse regenerabile de energie ca: cereale (porumb, secară, etc.) sau floarea soarelui- verdeţuri 1 t siloz de porumb = 170 m³ biogaz1 t siloz de floarea soarelui = 120 m³ biogaz

Producerea de curent electric este realizata printr-un generator sincron. Datorita modulului de excitare a generatorului sincron, instalatia poate produce energie electrica chiar daca nu este bransata la retea. (Mod de functionare insular.) Optional, instalatia premontata, pentru utilizare în hale d se poate livra ca grup electrogen de avarie.

Softurile aferente pot asigura gestionarea optima a întregului sistem de la preluarea materiei prime până la gestionarea utilizării produselor finite.

3. MODUL DE PROECTARE PENTRU INSTALAŢIILE ACTIVE DE BIOGAZ

O privire transversală a unei instalaţii cu capac fixat este prezentat în figura de mai jos . Nivelul de fluid în tancul de mixare pentru pasteurizare este men’inut mai sus decât zona de evacuare. Proiectarea şi descrierea instalaţiei de biogaz cu capac fix pentru capacităţi diferite a fost făcută de către Khandeval şi Mahdi. Pasta este alimentată în autoclavă printr-un racord care, după producerea biogazului, iese prin racordul de evacuare. Pentru a obţine o temperatură optimă a pastei pentru a produce la maxim biogaz, energia termică suplimentară este alimentată în autoclavă printr-un schimbător de căldură conectat cu un comutator de colector ( figura 1 ). Fluidul de lucru din colector şi din bucla schimbătorului de căldură poate să nu fie apă, în funcţie de condiţiile climatice. Fluidul de lucru din colector este încălzit de energia solară şi circulat prin schimbătorul de căldură de către o pompă. Căldura din fluidul fierbinte este transferat pastei pe care o încălzeşte la temperatura dorită. Comutatorul colectorului poate fi izolat de schimbătorul de căldură folosind o clapetă care să oprească şi pompa. Este economic şi firesc să se utilizeze colectori de plastic, lemn, colectori din ţevi de plastic ca şi în cazul încălzirii piscinelor.

Fig. 1 Secţiune transversală prin instalaţia de biogaz

10


Schema unei ferme care utilizeaza biogazul este prezentata mai jos :

In incheiere prezentam schema de amplasare a unei astfel de ferme

11


Schema de amplasare in teren a eco fermei

4. CONCLUZIIDacă realizăm un calcul sumar al cantităţii de biogas, puterea calorică rezultată şi cât din biomasă

realizată annual la nivelul globului ar putea asigura consumul mondial actual de combustibil consumat.Cantitatea de reziduuri colectate zilnic se cifrează la o medie de 0,8 kg loc./zi; rezultă 300 kg loc./an. Considerând o localitate care are 1 milion de locuitori, cu această medie rezltă 300.000 t/an reziduuri colectate. Se recuperează direct 35% şi 65% se folosesc pentru producerea biogazului, adică aproximativ 200.000 t/an.

Folosirea biogazului obţinut, împreună cu arderea resturilor care rămân după fermentare, rezultate din reziduurile colectate într+o localitate care are 1 milion de locuitori, ar reprezenta aproximativ 50% din necesarul consumului annual de gaz metan.

Biomasa înmagazinează energia solară, prin procesele de fotosinteză ale plantelor din care provine. Conversia biologică a radiaţiei solare prin intermediul fotosintezei furnizează annual sub formă de biomasă, o rezervă de energie evaluată la 3 x 1021 J/an, ceea ce înseamnă de zece ori cantitatea totală de energie consumată pe plan mondial în fiecare an. Construcţia staţiilor de biogaz, este influenţată negativ de preţurile ridicate a materialelor de construcţie. În România preţurile la materialele de construcţie, au crescut în 2007, comparativ cu 2006 cu 20%. Având în vedere că sectorul de construcţii a avut rate de creştere de 30%, această creştere a preţurilor va continua şi în 2008, deşi au fost puse în funcţiune capacităţi considerabile de producţie. Atât timp cât preţul la construcţii în betoane nu este stabil, preţul final al unei staţii de biogaz nu poate fi determinat.

5. BIBLIOGRAFIE

1) PRODUCEREA SI UTILIZAREA BIOGAZULUI – V. Nikolic – CHIMINFORM DATA, BUCURESTI 20052)DEŞEUL SURSĂ DE VENIT – T.Rusu, M. Bejan – EDITURA MEDIAMIRA, CLUJ NAPOCA , 20063) ŞTIINŢĂ ŞI INGINERIE , VOL.5 -S. Fizeşanu, T. Cătuneanu, ETC. – EDITURA AGIR, BUCURESTI 2004

12


ENERGII ALTERNATIVE-ENERGIA SOLARĂ PROF. BĂLEANU STELA

COLEGIUL TEHNIC``HENRI COANDA`` TÂRGU-JIU, GORJ

În scopul reducerii emisiilor de CO2 se recomandă utilizarea energiilor care nu se bazează pe tehnologia de ardere, cum sunt energia solară, energie hidraulică şi energia eoliană. Captarea energiei solare este dificilă, actual recomandările sunt ca ea să fie captată sub formă de biomasă.

Panourile solare transformă energia radiaţiei solare în căldură atunci când aceasta cade pe suprafaţa de absorbţie.Pentru a obţine o temperatură de 40-60 °C în rezervor, este necesar ca în panou să se atingă cel puţin 65 °C. Dacă panoul solar este montat în circuit doar pentru a preîncălzi apa din rezervor, randamentul va fi mai mare deoarece nivelele de temperatură pot fi mai mici.Izolarea termică împiedică schimbul de căldură între două medii.Scopul şi locul instalării sunt importante din punct de vedere al gradului de exploatare, al eficienţei în exploatare şi ca urmare al economicităţii instalaţiei.Cele de mai sus au o greutate considerabilă în analiza economicităţii utilizării panourilor solare termice unde întrebarea de bază se referă la recuperarea investiţiei. Tendinţa este de a utiliza capacitatea panourilor la maximum fără perioade de mers în gol.Pentru prepararea apei calde menajere de exemplu, este nevoie să se cunoască nevoia zilnică de apă caldă. În acest caz este bine ca instalaţia să se dimensioneze la 70% din necesarul de energie din cauza diferenţelor de capacitate în funcţie de anotimp. Dacă se dimensionează la o capacitate de 100% din energia necesitată iarna, în vară vom avea un exces de apă caldă care nu se poate utiliza, deci o suprafaţă de panou neutilizată în care s-a investit. Dacă se dimensionează rezervorul astfel încât să stocheze toată energia calorică produsă, apar pierderile în timp datorită izolaţiei imperfecte a acestuia. Rezultă că atât din punct de vedere economic cât şi ecologic, este raţional să se apeleze la un sistem hybrid care combină panourile solare cu sisteme clasice de încălzire..Panou solar termic

Panou solar cu rezervor utilizat pentru prepararea apei calde menajerePanourile solare termice sunt instalaţii ce captează energia conţinută în razele solare şi o transformă în energie termică. Deoarece aproape întreg spectrul radiaţiei solare este utilizat pentru producerea de energie termică, randamentul acestor panouri este ridicat fiind în jur de 60%-75%. .IstoricIdeea utilizării efectului termic al radiaţiei solare este veche. Încă din antichitate Archimede a incendiat flota romană concentrând razele solare cu ajutorul oglinzilor (legendă?).În secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Bénédict de Saussure a construit precursorul panoului solar de azi, o cutie simplă de lemn, cu interiorul vopsit în negru şi acoperită cu sticlă. Cu acest prim panou solar s-a atins o temperatură de 87°C.La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat panoul lui Saussure adăugându-i oglinzi concave, iar în anul 1878 la expoziţia mondială din Paris a expus o maşină cu aburi acţionată cu energie solară şi a făcut propunere utilizării acesteia pentru generarea de electricitate.Principiu de funcţionare

Din punct de vedere funcţional, componenta principală a panoului solar este elementul absorbant care transformă energia razelor solare în energie termică şi o cedează unui agent termic (apă, antigel). Cu ajutorul acestui agent termic, energia este preluată de la panou şi este fie stocată, fie utilizată direct (ex. apă caldă menajeră).

Pentru a reduce pierderile termice inevitabile, este nevoie de o separare termică a elementului absorbant de mediul înconjurător. În funcţie de tehnica utilizată în acest scop deosebim:-panouri ce utilizează materiale izolatoare obişnuite;-panouri în care izolarea termică se realizează cu ajutorul vidului dar au o tehnologie de fabricaţie costisitoare;

13

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Antigel&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ap%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/1878

http://ro.wikipedia.org/wiki/Secolul_al_XIX-lea

http://ro.wikipedia.org/wiki/Secolul_al_XVIII-lea

http://ro.wikipedia.org/wiki/Radia%C5%A3ie_solar%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Spectru

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_termic%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Soare

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie

http://ro.wikipedia.org/wiki/Celsius


http://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_solar_termic

http://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_solar_termic

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_hidraulic%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Col.lectorsolartermosif%C3%B3.jpg


-panouri ce se bazează pe tehnici simple şi se utilizează la încălzirea bazinelor de înot.Mod de construcţiePanouri plate

Panou solar termicÎn principiu, un panou solar are o carcasă metalică de formă dreptunghiulară în care se află

montate celelalte elemente. Printr-un geam de sticlă, razele solare cad pe o suprafaţă care absoarbe aproape întregul domeniu spectral al acestora. Energia calorică rezultată nu se pierde, panoul fiind izolat termic în toate părţile. Căldura de convecţie spre exterior este linitată de unul sau mai multe geamuri.. Căldura de radiaţie, datorată temperaturii proprii, este deasemenea împiedicată de geamul de sticlă care este opac pentru lungimile de undă mai mari. Această căldură este reţinută în interiorul panoului, echilibrul termic conducând la o temperatură mai înaltă decât în situaţia fără geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de seră. La panourile solare moderne se utilizează sticlă specială, cu un conţinut cât mai mic posibil de fier şi cu o rezistenţă mărită la grindină şi încărcare cu zăpadă.Elementul absorbant cedează căldura agentului termic ce curge prin conductele de cupru sau aluminiu ataşate acestuia. Agentul termic transportă energia calorică la utilizator sau la un recipient de stocare. Panouri cu tuburi vidate

Panou solar cu tuburi vidate

Detaliu panou solar cu tuburi vidateO construcţie specială prezintă panourile solare cu tuburi vidate. Ele se compun din tuburi paralele

în spatele cărora se află reflectoare pentru concentrarea radiaţiai solare. Tuburile vidate se compun din două tuburi de sticlă concentrice intre care este vid. Tubul din interior este înconjurat de o suprafaţă absorbantă de care este ataşat un tub de cupru prin care circulă un agent termic. Vidul dintre tuburi reduce la minimum pierderile de căldură prin convecţie şi conducţie, pemiţînd obţinerea de performanţe superioare(randament şi temperaturi mai mari). Datorită temperaturilor mai mari instalaţia de încălzire poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului supraîncălzirii. Astfel de panouri sunt mai eficiente în zonele cu temperatură moderată, utilizarea lor în zone calde justificându-se doar în instalaţii tehnice unde este nevoie de temperaturi mai mari. Un alt avantaj îl reprezintă faptul că suprafaţa

14

http://ro.wikipedia.org/wiki/Efect_de_ser%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Sonnenkollektor-1.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Vakuumroehrenkollektor_01.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Vakuumroehrenkollektor_02.jpg


absorbantă fiind mereu perpendiculară pe direcţia razelor solare, energia absorbită este aproape constantă în cursul zilei..Utilizări

Principiul termosifon

Schemă simplificată de prepararea apei calde menajere cu panou solar 1. Panou solar; 2. Comandă; 3. Pompă; 4. Vas de presiune; 5. Rezervor de apă; 6.Sursă de căldură complementară)

Panoul solar este componenta principală a unei instalaţii termice solare şi până în anul 2002 a fost utilizat îndeosebi pentru prepararea de apă caldă, iar recent îşi găseşte aplicare şi în furnizarea energiei necesare încălzirii clădirilor. Dacă este asociat cu un rezervor de stocare a energiei, se poate asigura încălzirea clădirii numai cu energie solară.

Vehicularea energiei termice între panoul solar şi locul de utilizare sau depozitare poate avea loc cu sau fără utilizarea unei surse de energie externă. În primul caz avem de a face cu sisteme ce utilizează pompe acţionate electric, sisteme de reglare automată, etc., în al doilea caz se utilizează principiul termosifon bazat pe diferenţa de densitate a agentului termic la diferite temperaturi. Apa caldă se ridică în sus, pe când cea rece coboară. Altfel decât la încălzire centrală funcţionând pe acelaşi principiu, în acest caz rezervorul trebuie să se găsească deasupra panoului solar. Adesea panoul solar şi rezevorul constituie un bloc comun.

Cele mai cunoscute şi frecvente utilizări ale panourilor solare termice este în prepararea apei calde menajere. La montare corespunzătoare a panourilor şi a rezervorului,în Europa Centrală se poate asigura apa necesară pentru spălat şi baie pe întreg pe o perioadă de cca o jumătate de an (sezonul de vară). Teoretic se poate asigura căldura necesară consumului casnic pe parcursul întregului an, dar în acest caz este nevoie de o suprafaţă mai mare acoperită cu panouri, rezultând un exces de apă caldă pe perioada verii. La o astfel de supradimensionare, randamentul investiţiei semnificativ mai mari va fi redus şi nu va fi compensat de economia de combustibili fosili(gaz, păcură, lemn, etc.) sau electricitate devenind nerentabil. Panouri dimensionate economic, pot înlocui sau completa sursele de energie termică într-un procent suficient de mare contribuţia la prepararea apei calde variind între 30% şi 100% raportat la un an întreg.

Primele suprafeţe mari acoperite cu panouri solare termice au apărut după criza petrolieră din anii 70 fiind utilizate la încălzirea apei din bazinele de înnot publice şi private. Instalarea de panouri solare termice a primit un impuls suplimentar în Germani datorită sprijinului guvernamental federal şi celui al landurilor. Chiar şi procese industriale utilizează energia termică solară. Un exemplu în acest sens îl prezintă încălzirea biomasei în procesul de preparare al biogazului.

Dacă instalaţiiile cu panouri solare se racordează şi la intalaţiile de încălzire, se poate contribui şi la reducerea costului cu încălzirea cu până la câteva zeci de procente. În cazul unei exigenţe mai mari la întregul sistem se poate racorda un rezervor de stocare sezonieră a căldurii ceea ce va permite acumularea de suficientă energie calorică pentu a putea complet elimina utilizarea altor combustibili. Un astfel de rezervor de stocare de căldură, în cel mai simplu caz poate fi o cantitate suficientă de apă sau pietriş(cca. 20T) din mijlocul clădirii sau subsolul acesteia.

15


http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Thermosiphon.png

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Solar_water_heating_schema.png


Amortizarea unei instalaţii solar termice pentru producerea apei calde este posibilă în cca 8 ani în condiţiile unei construcţii optimale, a unei utilizări raţionale şi a existenţei unui sprijin din partea statului la tendinţele actuale de pe piaţa combustibililor fosili. Producătorii livrează panourile solare termale cu o durată de viaţă previzibila de cca 20 ani. Durate de amortizare de peste 16 ani sunt posibile doar dacă instalaţia a fost necorespunzător proiectată,respective utilizată.

Pentru a dispune de apă caldă suficientă şi în zilele ploioase panourilor solare li se ataşează din construcţie un rezervor special de apă caldă cu schimbător de căldură care în funcţie de numărul de membri de familie poate avea o capacitate de 300-1500L. Pentru clădirile mai mari (blocuri, spitale, hoteluri, etc.), care datorită mărimii au o utilizării aproape continuă, putând avea un termen de amortizare mai redus, se contruiesc rezervoare de stocare a căldurii industriale dimensionate corespunzător consumului. În rezervoarele obişnuite, circuitul primar al panoului încălzeşte doar jumătatea de jos a acestuia, apa caldă ridicându-se datorită convecţiei şi temperatura ajungând până la valoarea admisă de 95 grade.Considerente economice

Panouri solare pentru prepararea apei calde la un hotel din Mallorca

Panouri solare pentru încălzirea apei unui bazin de înot-Panourile solare transformă energia radiaţiei solare în căldură atunci când aceasta cade pe suprafaţa de absorbţie-Pentru a obţine o temperatură de 40-60 °C în rezervor, este necesar ca în panou să se atingă cel puţin 65 °C. Dacă panoul solar este montat în circuit doar pentru a preîncălzi apa din rezervor, randamentul va fi mai mare deoarece nivelele de temperatură pot fi mai mici.-Izolarea termică împiedică schimbul de căldură între două medii.

Scopul şi locul instalării sunt importante din punct de vedere al gradului de exploatare, al eficienţei în exploatare şi ca urmare al economicităţii instalaţiei.Cele de mai sus au o greutate considerabilă în analiza economicităţii utilizării panourilor solare termice unde întrebarea de bază se referă la recuperarea investiţiei. Tendinţa este de a utiliza capacitatea panourilor la maximum fără perioade de mers în gol.

Pentru prepararea apei calde menajere de exemplu, este nevoie să se cunoască nevoia zilnică de apă caldă. În acest caz este bine ca instalaţia să se dimensioneze la 70% din necesarul de energie din cauza diferenţelor de capacitate în funcţie de anotimp. Dacă se dimensionează la o capacitate de 100% din energia necesitată iarna, în vară vom avea un exces de apă caldă care nu se poate utiliza, deci o suprafaţă de panou neutilizată în care s-a investit. Dacă se dimensionează rezervorul astfel încât să stocheze toată energia calorică produsă, apar pierderile în timp datorită izolaţiei imperfecte a acestuia.

16



http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Esolarhotel.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Zonnecollectoren.JPG


Rezultă că atât din punct de vedere economic cât şi ecologic, este raţional să se apeleze la un sistem hybrid care combină panourile solare cu sisteme clasice de încălzire..

Bibliografie,Wikipedia, enciclopedia liberă

17


ENERGIE FĂRĂ POLUARE ING BĂLTĂREŢU CERASELA

GRUP ŞCOLAR TRANSPORTURI AUTO „TRAIAN VUIA „ – TÂRGU JIU

Cel mai mare duşman al planetei şi al omului este poluarea .Datorită poluării a apăru şi efectul de seră care se manifestă prin: schimbarea anotimpurilor , apariţia unot fenomene meteorologice deosebite,apariţia unor modificări genetice atât la oameni cât şi la animale. Statisticile au arătat că cel mai poluat oraş al lumii este Cernobâl (Ucraina), conform ultimului top al Institute New York. Dezastrul nuclear de acum 21 de ani a afectat peste 5 milioane si jumătate de oameni. Întreaga zonă încă este izolată, fiind poluată cu 50 de tone de deşeuri radioactive. Nivelul de radiaţii a fost de o sută de ori mai mare decât cel generat de bombele atomice de la Hiroshima si Nagasaki.

Pe locul doi este tot un oraş din fosta republică URSS, respectiv Dzerzhinsk. Aici s-au fabricat arme chimice în timpul Războiului Rece.Au fost afectate în jur de 300 de mii de persoane.

Pe locul trei este oraşul Haina din Republica Dominicană. Zona a fost puternic poluată cu plumb de la o fabrică de reciclare a bateriilor de maşini. Urmatorul oraş este Kabwe (Zambia), poluat de industria minieră. Chiar şi după ce au fost închise toate minele din zonă, plumbul şi cadmiul au ramas în apa şi în sol. Urmează oraşul La Oroyo din Peru, poluat tot din minerit.

În strategia antiincălzire a atmosferei, automobilul ocupă o pozitie-cheie din punct de vedere atât al mediului, cât şi economic, şi social. Asta pentru că automobilele aflate în circulaţie în cele 27 de state membre ale Uniunii Europene sunt răspunzătoare de un sfert din totalul emisiilor de dioxid de carbon, iar industria automobilistică rămâne pe primele locuri printre sectoarele care produc bogăţie şi dau de lucru direct sau indirect unui număr de 12 milioane de cetăţeni.

La nivel mondial fiecare stat a încercat într-un fel sau altul să reducă poluarea. Primele norme Euro ce limitează cantitatea maximă de noxe în gazele de eşapament au fost introduse acum 14 ani. De la 1 septembrie 2009 vor fi introduse noile norme de poluare pentru autovehiculele Euro 5, care vor reduce emisiile de particule ale motoarelor diesel cu 80%, ale celor pe benzina cu 25% si emisiile de oxid de azot cu 20%. Începând cu 2014 va intra în Euro 6 . Tot pentru pentru reducerea poluării care determina apariţia « smogului » autorităţile chineze au impus ca pe timpul desfăşurării olimpiadei la Beijing, maşinile să nu mai circule în centrul capitalei , iar circulaţia să se desfăşoare în funcţie de numărul automobilului.

C.E. solicită permanent constructorilor de modele auto să reducă într-o mai mare măsură emisiile de dioxid de carbon, astfel încât blocul comunitar să îşi poată îndeplini până în anul 2012 obiectivele legate de protecţia mediului. În cazul implementării, planul ar putea aduce beneficii producătorilor auto germani precum BMW, Mercedes şi Porsche, recunoscuţi pentru modelele auto foarte puternice dar nepoluante . Executivul european urmează să adopte la 19 decembrie un set de reglementări privind impunerea unei limite medii de emisii de carbon, de 120 de grame la un kilometru, până în anul 2012, parte a strategiei blocului comunitar de combatere a schimbărilor climatice.Comisarii UE pentru Industrie şi Mediu nu au ajuns încă la un consens privind amendarea producătorilor auto care nu îndeplinesc normele europene de poluare. Liderii principalelor state occidentale unde s-au dezvoltat mari companii auto, respectiv Germania, Franţa şi Italia, au transmis fiecare câte o scrisoare către CE prin care solicită îngăduinţă la stabilirea marjelor de emisii de dioxid de carbon pentru producătorii auto din ţările respective.

O metodă la îndemana pentru autorităţile UE pare a fi taxarea maşinilor cu emisii foarte mari de dioxid de carbon, dar si conceperea unei scheme care să ajute producatorii auto. Comisia Europeana vrea ca din 2012 sa existe motoare nepoluante, însă marii constructorii spun că este mult prea devreme. Producătorii de automobile din Europa nu sunt de acord cu propunerile avansate de Comisia Europeană de a fabrica motoare compatibile cu normele de poluare Euro 6 până în 2012 si cer oficialităţilor amânarea acestei date. Constructorii spun că producerea de motoare mai puţin poluante necesită investiţii mult mai mari decat bugetele prognozate.

Asociatia Constructorilor Auto din Europa (ACEA) a cazut de acord cu propunerea Comisiei Europene (CE), privind reducerea emisiilor de dioxid de carbon (CO2), la 120 de grame pe kilometru, cel mai devreme incepand cu anul 2015.

Cu cât puterea automobilului este mai mare cu atât emisiile poluante vărsate în atmosferă sunt mai mari. Secretul reducerilor emisiilor de CO2 şi al consumului constă în producerea de automobile mai uşoare. Acest aspect este bine-cunoscut de producatorii auto, care trebuie să găsească o cale de mijloc între a construi autombile mai sigure şi mai bine dotate, adică mai grele, sau să se axeze pe atingerea normelor impuse de către organismele europene în privinţa poluării. Din acest motiv, producătorii germani

18


fac lobby pe lângă comisiile de la Bruxelles pentru a introduce norme de poluare pentru fiecare categorie de vehicule, în funcţie de greutate.Îmbunătăţirea eficienţei combustibililor pentru autoturisme combinată cu creşterea utilizării combustibililor alternativi, în special biocombustibili, va reprezenta cheia atingerii acestui obiectiv . În ceea ce priveşte combustibilii, s-a propus introducerea unor reglementări obligatorii având ca scop eliminarea conţinutului de carbon din combustibilii utilizaţi în transporturi, îmbunătăţirea calităţii combustibililor şi bineînţeles scoaterea totală a plumbului . În plus, s-a raportat recent o punerea în aplicare a unei directive privind folosirea de biocombustibili . În domeniul cercetării şi dezvoltării sunt tratati ca priorităţi esenţiale combustibilii regenerabili nepoluanţi, precum şi autovehiculele inteligente.In acest fel se adoptă o abordare de perspectivă ‚în care se conturează intenţia de a elabora o iniţiativă tehnologică comună privind pilele cu hidrogen şi pilele cu combustibil, precum şi de a propune un regulament privind autovehiculele care folosesc hidrogenul ca şi combustibil. Aceşti factori, asociaţi cu nevoia de a proteja mediul natural, sănătatea şi vieţile oamenilor şi de a opera într-un mediu cu un preţ ridicat al petrolului, au creat pentru industria autovehiculelor noi provocări, responsabilităţi şi ocazii care ar putea aduce modificări atât industriei în sine, cât şi produselor acesteia. Interacţiunile politicii cu industria trebuie să urmărească îmbunătăţirea condiţiilor de bază pentru producţia autovehiculelor şi să analizeze atent impactul costului şi competitivităţii pentru activităţile de reglementare din viitor. Se va pune accent pe folosirea de combustibili neconventionali , pe apariţia pe piaţa de automobile de motoare hibrid şi se încearcă descoperirea de noi metode şi de reducere a poluarii sonore prin introducerea de catalizatori . Producătorii de autovehicule din întreaga lume şi-au îndreptat atenţia către realizarea de automobile "ecologice".

Experţii auto consideră că piaţa automobilelor "verzi" este cea a viitorului, iar uzinele care nu vor produce astfel de maşini vor ajunge la faliment. Revista "Forbes" a alcătuit, recent, un top al masinilor care funcţionează cu combustibili mai puţin obişnuiţi. Firme renumite precum General Motors s-au implicat în crearea de motoare puternice care funcţionează cu biodiesel. Acest combustibil se produce din ulei de rapiţă sau din alte uleiuri vegetale, precum, soia, ricin, floarea-soarelui, porumb, prin esterificare cu metanol. Biodieselul are aceleaşi calităţi ca dieselul, pe care-l poate înlocui complet . O alta firmă renumită care a creat un motor „verde” este Chevrolet , maşina produsă de aceasta firmă functionează , însă cu energie electrică şi foloseşte un motor tradiţional pentru a crea energie adiţională , care poate fi produsă din benzină , etanol sau hidrogen. Etanolul este combustibilul folosit de Chevrolet iar maşina utilizează ca mod de propulsie celulele cu hidrogen. Acestea transformă hidrogenul în energie electrică , punand maşina în mişcare. Firma japoneza Honda a creat si ea o maşină care foloseste gaze naturale pentru a se deplasa. Această lucrare îşi propune dezvoltarea interesului şi respectului elevului faţă de mediu prin următoarele metode :

Introducerea la disciplinele „Motoare termice” si „Construcţia şi funcţionarea automobilului” de noţiuni de poluare şi metode de reducerea poluării .

Dezvoltarea interesului elevilor pentru sport . Dezvoltarea interesului elevilor pentru automobilele mici care funcţioneză pe baza

combustibililor nepoluanţi Se vor face lecţii demonstrative despre efectele încălzirii globale , despre efectele poluarii

asupra animalelor , oamenilor si mediului şi despre tipurile de poluare Se vor iniţia concursuri de cunoştinţe despre ultimele descoperiri în domeniul auto , automobile

ecologice Se va încuraja spiritul inovator al copiilor în găsirea de noi soluţii constructive ale automobilelor

care să aibă efect reducerea poluarii sonore sau atmosferice Se vor inţtia proiecte în care elevii să găseasca metode de reciclare a diferitelor substanţe şi

materiale reziduale uleiuri , baterii de acumulatori, conductori , metale etc . Se vor angrena elevii în activităţi prin care aceştia să constientizeze efectele negative ale

poluării

Lecţie demonstrativă despre poluare folosind metoda „Tabelului consecinţelor”. Elevii sunt obligaţi să prezică ce anume se va întampla .Se urmăresc etapele

Comunicarea sarcinii de lucru Activitatea în pereche : elevii completează consecinţele anticipate si dovezile presupuse de ei Activitate frontala : se vor lua de la cateva perechi ideile şi se vor scrie pe tablă

19


Consecintele dezvoltării industriei de automobile

Ce se intamplă ? Ce dovezi ai ? Ce s-a intamplat ?– Apariţia motoarelor a crescut nivelul de trai – Apariţia motoarelor a scăzut timpul pierdut pentru transport – Apariţia motoarelor a dus la construirea soselelor – Apariţia motoarele a crescut confortul – Dispariţia automobilelor duce la dispariţia locurilor de muca –Modalităţi de reducerea poluarii prin îmbunătaţirea transportului în comun

– Au aparut industrii constructoare de maşini– Deplasarea dintr-o localitate în alta se face mai rapid .– S-a incalzit vremea , verile sunt caniculare si iernile sunt calde –Multe persoane lucrează în industria de automobile – Au apărut noi tipuri de autovehicule de tipul Maglev

– A crescut poluarea – Apariţia de accidente , a crescut comoditatea si obezitatea – S-au taiat copaci pentru construirea de sosele– A crescut poluarea stratul de ozon a scazut – Au aparut alte tipuri de industrii

Se utilizează pentru evidenţierea cauzelor si efectelor unor procese sau fenomene . Cauza este un fenomen sau un complex de fenomene care precedă şi în anumite condiţii determină , provoacă apariţia altui fenomen numit efect . Cauza este relaţia între două evenimente sau stări de lucru , care constă în producerea unuia de către celălat. Efectele sunt fenomene care rezultă în mod necesar dintr-o anumită cauză şi pot fi de scurtă durată sau de lungă durată , pot fi remediabile sau iremediabile .

Pentru realizarea unui organizator de tip cauză efect se parcurg mai multe etape : Comunicarea sarcinii de lucru Se scrie pe tabla într-o parte cauzele iar in cealaltă parte efectele .

Poluarea mediului

Aparitia unor boli cum ar fi astmul

Aparitia stresului

Disparitia animalelor

Poluarea apelor

Aparitia ploilor acide

20


Analiza SWOT

Specificul analizei SWOT ( in engleza Strenghts – puncte tari , Weaknesses- Puncte slabe : Opportunities – oportunitati :Threts – Pericole )consta in faptul ca se studiaza concomitent caracteristicile interne ale unui spatiu – punctele tari si punctele slabe , apoi se analizeaza influentele externe . Factorii sau conditiile exterioare pozitive sunt considerate ca posibilitati , iar cle negative ca pericole , primejdii amenintari .

Activitatea in grupuri . elevii adună informaţii din diverse surse disponibile (cărţi reviste , ziare ,internet ) Notiţele sunt completate în timpul discuţiilor

Prin analiza SWOT elevii identifică punctele forte si punctele slabe ale fiecărui aspect

Analiza SWOT pentru motoare folosind sursa neconventionala

Puncte tari Puncte slabe Oportunitati Pericole Motoare electrice

Reducerea poluăriiReducerea zgomotului

Performante scazute .Nu exista statii pentru incarcarea bateriilor

Constructie relativ simpla

Puterea de cumparare mica . Timpul de incarcare mare al bateriilor .

Motoare cu hidrogen

Reducerea poluării

Performante scazute Nepoluant , combustibil al viitorului

Puterea de cumparare mica

Motoare biodiesel

Reduce poluarea

Instalatiile de producerea combustibilui costisitoare . Performante scazute

Creşterea loturilor de cultivare a diferitelor culturi care pot produce combustibili de viitor

Cantitatea mare de combustibil biodegradabila care trebuie prelucrat , inexistenta staţiilor de prelucrarea combustibililor

Bibliografie 1. Dulamă , Maria Eliza (2000). Strategii didactice , Editura Clusium , Cluj Napoca 2. Dumitru , I. Ai (2000) . Dezvoltarea gândirii critice şi învăţarea eficientă , Editura de Vest Timişoara 3. Ziarul „Gândul”, „Adevărul”, Jurnalul naţional”4. Revista „Automarket”

21


ENERGIA GEOTERMALĂ

PROF. BĂRBOIANU DANA – CORALIA

ŞCOALA CU CLASELE I-VIII BUCOVĂŢ, DOLJ

Energia geotermală este energia termică conţinută în fluidele şi rocile din interiorul pământului, produsă în cea mai mare parte din descompunerea lentă a substanţelor radioactive naturale existente în toate tipurile de rocă.

Transmiterea căldurii se face: prin convec ţ ie – în zonele cu temperaturi ridicate în care rocile se găsesc

în stare topită ( de magmă ); prin conduc ţ ie – în zonele cu temperaturi mai scăzute unde materia se

găseşte în stare solidă.Ca scurt istoric, energia geotermala si izvoarele cu apă caldă au fost folosite in secolele trecute pentru spălat si incălzit locuinţe, in 1904 fiind inregistrată prima utilizare in vederea producerii electricităţii (un generator care alimenta 4 becuri). Din 1911 până în 1958 a existat o singură centrală geotermală, moment in care Noua Zeelandă s-a alăturat producătorilor de electricitate din energie geotermală.

UTILIZAREA ENERGIEI GEOTERMALE

Energia geotermală este nepoluantă, regenerabilă şi poate fi folosită în scopuri diverse: încălzirea locuinţelor (individual sau oraş întreg)- pompe termice producerea energiei electrice agricultură (creşterea plantelor în sere, uscarea recoltelor, încălzirea apei în crescătorii de peşti) balneologie (utilizarea izvoarelor termale calde şi a băilor termale ) industrie (pasteurizarea laptelui, uscarea cherestelei, fabricarea hârtiei şi extragerea aurului şi

argintului din zăcăminte )

POMPE TERMICE GEOTERMALE

Sub scoarţa terestră temperatura este puţin mai ridicată decât a aerului din timpul iernii şi mai scăzută decât a aerului vara. De aceea, instalaţia pe bază de energie geotermală este utilă nu doar în timpul iernii, ci şi în timpul verii.

Sistemul poate ajuta la încălzirea sau la răcirea camerelor, în funcţie de sezon. Vara, instalaţia poate înlocui cu succes aparatele de aer condiţionat. În timpul verii, aerul din casă este preluat prin intermediul unor ventilatoare de mare capacitate, numite ventilo-convectoare şi este transmis prin sistemul de tubulatură direct în pămînt, unde, la peste zece metri, se menţine o temperatură constantă în jurul a 10 grade Celsius. Odată ajuns în pămînt, aerul cald din casă este răcit şi retrimis în incintă. Instalaţia geotermală este mai economică decît aparatele de aer condiţionat datorită faptului că trimite căldura din casă într-un mediu unde sînt numai 10 grade, nu 35 de grade, cum ar putea fi afară în timpul verii.

Pompele geotermale se folosesc de această proprietate pentru a încălzi şi răci clădirile.Părţi componente:

Unitatea de schimb de căldură cu solul Pompa termică propriu-zisă Sistemul de alimentare cu aer

22


Pompele de căldură mai sunt cunoscute şi sub numele de sisteme de geo-schimb şi nu trebuie confundate cu încălzirea geotermală, posibil doar în zonele în care din pământ ies aburi fierbinţi datorită izvoarelor subterane calde.

Spre deosebire de pompele de aer, pompele de căldură sunt mai eficiente (25-50% mai puţină electricitate consumată pentru încălzire/răcire), au costuri de mentenanţă mai scăzute, sunt fiabile (termenele de garanţie depăşesc 25-50 ani pentru instalaţia din pământ şi 20 de ani pentru pompa propriu-zisă) şi nu depind de temperatura aerului exterior. Un dezavantaj constă în costurile de instalare semnificativ mai mari faţă de o pompă de aer, costuri care se amortizează însă în 5-10 ani.

Un alt mare avantaj al pompelor de căldură, numite şi sisteme de geo-schimb, constă în păstrarea unei umidităţi constante de aproximativ 50%, fapt ce face aceste sisteme ideale în zone cu climat umed.

UNITATEA DE SCHIMB

Unitatea de schimb este un ansamblu de ţevi aranjate în spirală, îngropat în partea superioară a scoarţei terestre în apropierea clădirilor. Un fluid - de regulă apă sau o soluţie de apă şi antigel - circulă prin ţevi şi absoarbe sau cedează căldură solului.

Iarna pompa transmite căldura acumulată de fluid în cadrul sistemului de alimentare cu aer. Vara procesul se inversează, iar căldura eliminată din interiorul clădirii poate fi folosită la încălzirea apei, constituind o sursă gratuită de apă caldă.

Asemenea utilaje folosesc mult mai puţină energie comparativ cu sistemele clasice de încălzire şi sunt mult mai eficiente pentru răcirea locuinţelor. Pe lângă faptul că economisesc energie şi bani, ele reduc poluarea.

PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE

Energia geotermală are un potenţial uriaş pentru producerea de electricitate.Apa fierbinte şi aburul din pământ învârtesc turbinele generatoarelor pentru a produce electricitate. Spre deosebire de centralele electrice cu combustibili fosili, nu este ars nici un combustibil. Centralele electrice geotermale degajă numai vapori de apă, nu şi emisii de fum.

Tipuri de uzine electrice geotermale: Uzine binare – utilizează apa la temperaturi mai mici ( 107 – 182 °C). Apa cedează

energia termică unui fluid secundar, cu punct de fierbere scăzut. Acesta se evapora şi pune în mişcare turbinele, apoi e condensat şi readus într-un rezervor. Cost: 5-8 cenţi/kwh.

Uzine pe baza de aburi – folosesc apa la temperaturi foarte mari (> 182 °C). Aburul este obţinut dintr-o sursă directă sau prin depresurizarea şi vaporizarea apei fierbinţi. Vaporii pun în funcţiune turbinele şi generează electricitate. Nu există emisii toxice semnificative. Cost: 4-6/ cenţi/kwh.

Necesitatea de asigurare a unei dezvoltări energetice durabile, concomitent cu realizarea unei protecţii eficiente a mediului înconjurator a condus – în ultimii 10 – 15 ani – la intensificarea preocupărilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie şi a tehnologiilor industriale suport.

Prospectarea în vederea amplasării de geotermocentrale se face în prezent cu metodele cele mai moderne; odată apele termale descoperite, urmează o a doua etapă , “pur tehnică”: se estimează riguros presiunea, temperatura, compoziţia şi volumul “zăcământului” termic, considerându-se rentabil numai acele surse care au asigurată o funcţionare constantă 20-25 de ani.

De această sursă de energie beneficiază în primul rând acele regiuni ale globului în care există izvoare de apă fierbinte. De pildă, încă din anul 1950, în regiunea italiană Toscana s-a început o exploatare sistematică, ajungându-se în prezent la circa 160 de puţuri care debitează peste 300 de tone de aburi pe oră, cu temperaturi variind între 130 şi 2500C. Puterea instalată a centralelor geotermice a ajuns aici la circa 340000 kw, producându-se peste 3 miliarde kwh de energie ieftină. Exemplul Toscanei a început să se răspândească rapid: în Noua Zeelandă, peninsula Kamceatka, California, Japonia, unde în loc să se folosească sonde, aburul este captat direct din craterele a patru vulcani cu o adâncime variind între 900 şi 1200 m. Capacitatea acestei uzine este de 200000 kw, furnizând o energie electrică cu 50% mai ieftină decât ce produsă în centralele cu combustibil clasic sau hidrocentrale.

23

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_heating


După estimările specialiştilor, se pare că Pământul nostru are înmagazinat în el un potenţial geotermic cifrat la peste 4 x 1020 J. Considerând, pentru producerea energiei electrice, un factor de conversie de numai 25%, de aici ar fi posibil să se obţină încă aproximativ trei milioane de Mw anual.

UTILIZAREA ÎN CASCADĂ A ENERGIEI PROVENITE DIN APA GEOTERMALĂ

Un pas inainte în optimizarea sistemului de valorificare a energiei geotermale implică găsirea unor noi întrebuinţări ale apei geotermale prin utilizarea în cascadă. Utilizarea în cascadă reprezintă folosirea directă a energiei apelor geotermale provenite de la o sondă geotermală de catre mai mulţi beneficiari conectaţi în serie, fiecare dintre aceştia având drept agent termic primar apa uzată termic evacuată de precedentul consumator.

Exemplu: Producerea de energie electrică → încălzirea spaţiilor → prepararea apei calde menajere → uscarea lemnului → pasteurizarea laptelui → sere → creşterea animalelor → piscicultură → acvacultură (plante şi animale marine) → balneologie → recuperarea căldurii reziduale cu ajutorul pompelor de căldură. Aceasta este doar o enumerare teoretică a posibilităţilor de utilizare în cascadă, deoarece este foarte puţin probabil ca în cadrul unei comunităţi rurale să poată fi întâlnite – în acelaşi timp – toate aceste valorificari ale apei geotermale. În mod uzual se poate face o grupare a lor, înseriind 3 – 4 tipuri de utiliz ări, în funcţie de principalii parametri ai apei geotermale disponibile la capul sondei (debit, temperatura, mineralizare), precum şi de specificul zonei în care este utilizată aceasta resursă.

GHEIZERE

Gheizerele sunt izvoare caracterizate prin ţâşnirea unei coloane de apă caldă şi de vapori. Numele acestor izvoare provine de la regiunea Geyser, din Islanda, unde se găsesc în număr foarte mare. Ele au fost studiate pentru prima dată tot în Islanda, fiind legate de aceasta regiune cu activitate vulcanică.

După felul cum au fost descrise de unii cercetători islandezi, americani şi ruşi, gheizerele prezintă o structură internă ce se aseamănă cu cea a unui vulcan. Ele sunt alcătuite dintr-un con şi un mic crater, pe care islandezii il numesc de fapt bazin sau rezervor, deoarece, dupa incetarea izbucnirii apei, locul asa-zisului crater este umplut cu apa fierbinte. Craterul sau bazinul este legat de un canal ce poate avea un diametru de câţiva metri. Apa fierbinte şi sub presiune circulă prin acest canal aflat în interiorul scoarţei terestre.

Se presupune că apa gheizerelor este rezultată din ploile şi zăpezile ce pătrund prin fisuri în rocile vulcanice, precum şi de origine juvenila (internă), rezultată din condensarea vaporilor proveniţi din degazeificarea magmelor. Temperatura foarte ridicată a apei este datorată unei surse de magmă topită aflată la mare adâncime.

În Islanda, izvorul cel mai cunoscut este “Marele Geyser”. El aruncă o coloană de apă fierbinte (80-82oC) până la înălţimea de 30 m, pe o durată de 10-15 minute. Activitatea de ţâşnire a gheizerului se reia după 25-30 de ore. Punctul de ţâşnire constituie gura canalului, care are un diametru de 3m. El se continuă în exterior cu un mic crater (rezervor), care este înconjurat de un con al gheizerului. Rezervorul are un diametru de 18 m şi o adâcime de câţiva metri (3-4m). După ce ţâşnirea încetează, rezervorul se umple cu apă fierbinte (80oC). La adâncimea de 10-12 m, în canalul gheizerului, apa are o temperatură de 121oC. Ea nu atinge limita de fierbere, deoarece se găseşte la o presiune mai mare de 2 atmosfere. Când începe să fiarbă, apa este expulzată din canalul gheizerului sub forma unei coloane de vapori şi apă. Apa caldă a gheizerului conţine cantităţi însemnate de oxizi de siliciu. Aceştia se depun în părţile laterale ale craterului (rezervorului), dând naştere unui con.

Gheizerele se întâlnesc şi în alte regiuni ale Gobului, legate tot de prezenţa reliefului vulcanic. Le găsim în Noua Zeelanda (insula de nord), unde, între anii 1899 şi 1904, a funcţionat cel mai mare gheizer din lume, numit “Naumangu”, care aruncă o coloană de apă de 800 m3 la o înălţime de 457 m. Gheizere de dimensiuni mai mici se afla în insula Djawa, în Tibet (Xizang), la 4700 m, şi în S.U.A., în parcul Yellowstone, unde apar numeroase gheizere, dintre care “Geyserul Geant” este cel mai mare, întrucât

24


proiectează o coloană de apă şi de vapori de 40 m înălţime şi cu o temperatură de 94,8oC. De asemenea, în peninsula Kamciatka, pe văile Geysernaia şi Chumnaia, se înşira un număr de 34 de gheizere mari şi peste 100 mici.

Gheizerele concentrează o mare cantitate de energie termică, utilizată în unele regiuni (Islanda, Noua Zeelanda) la încălzirea locuinţelor, a serelor legumicole şi floricole, etc.

RĂSPÂNDIREA UTILIZĂRII ENERGIEI GEOTERMALE

Un exemplu elocvent de ţară în care energia geotermală este larg răspândită este Islanda: din cauza lipsei cărbunelui, a gazelor şi a petrolului, aproximativ 30% din necesităţile energetice sunt acoperite de surse geotermale. Mai mult, în Islanda energia geotermală este folosită pentru culturile de sere, pentru creşterea algelor şi a peştilor, precum şi pentru spălatul lânii, uscatul fânului etc.Rezervele geotermale exploatabile din SUA pot acoperi necesităţile energetice actuale pe o perioadă de 150 ani. În SUA se urmăreşte valorificarea globală a sursei şi în acest sens pompa termică constituie o soluţie complementară cu ajutorul căreia se extinde considerabil domeniul de utilizare, întrucât devin utilizabile în încălzire forajele geotermale mai puţin adânci, deci mai ieftine.

Islanda – larg răspandită din cauza lipsei cărbunelui, a gazelor şi a petrolului ( culturi de sere, creşterea algelor şi a peştilor, spălatul lânii, uscatul fânului)

Noua Zeelandă – se utilizează energia geotermală provenită din fostele puţuri petroliere SUA – rezervele geotermale exploatabile pot acoperi necesităţile actuale pe o perioadă de 150 de

ani Ungaria şi Ucraina – puţurile părăsite au o capacitate geotermală ridicată

SITUAŢIA ÎN ROMÂNIA

În România, gradul de valorificare a surselor de energie de origine geotermală este redus, cauza principală fiind determinată de lipsa unui suport financiar corespunzator, care nu favorizează dezvoltarea acestui sector energetic cu efecte economico-financiare superioare.

Utilizarea apei geotermale constituie o opţiune viabilă atunci când agentul extras la suprafaţa asigură o alimentare a sistemului la debit constant, iar variaţia necesarului de energie la consumator în diferite perioade ale anului nu este mare. Sistemul recomandat este cel cu mai multe puţuri active, dintre care unele să fie de repompare. Avantajele acestui sistem, pe lângă energia asigurată, sunt conservarea rezervei de apă şi conservarea presiunii stratului de apă. În SUA, din energiile obtinute din surse regenerabile, 5% proveneau din sursa geotermala si 1% din sursă solară. Exploatarea apei geotermale trebuie să se realizeze prin utilizarea pompelor submersibile. La alegerea pompei corespunzatoare se au in vedere: înălţimea de pompare, temperatura maximă a apei, debitul de apă şi puterea motorului electric.

Zona de vest a ţării noastre şi teritoriul Ungariei şi al fostei Iugoslavii este bogată în zăcăminte geotermale. În jurul municipiului Oradea s-au facut foraje şi s-au exploatat în scopuri terapeutice apele geotermale de peste 100 de ani. În ultimul sfert de veac s-au iniţiat acţiuni sistematice de prospectare şi evaluare atât a zăcămintelor geotermale, cât şi a zăcămintelor de hidrocarburi din această parte a ţării. Prin acestea s-a constatat ca în Câmpia de Vest, în toate formatiunile geologice se găsesc straturi acvifere cu capacităţi şi proprietăţi termofizice foarte variate. Fluxurile termice la suprafaţă au valori de ordinul a 85 MW/m 2,maii mari decât acelea din alte zone. Cel mai important sistem acvifer termal al Depresiunii Panonice îl constituie sistemul din bază panonianului superior. Apele din acest sistem se manifesta în general eruptiv.În municipiul Oradea şi în judeţul Bihor se furnizează apă caldă menajeră pentru 800 de apartamente, se încălzesc 12 apartamente, băi, sere legumicole, ştranduri, piscine, hoteluri.În judeţul Timiş, apa geotermală este utilizată pentru topitorii de in, pentru încălzire, pentru scopuri terapeutice, pentru prepararea apei calde menajere. Exploatarea surselor geotermale din ţară cu scopul producerii energiei electrice este imposibilă, întrucât un generator geotermal presupune o presiune iniţială foarte mare.

Distribuţia teritorială a energiilor regenerabile în ţara noastră:

25


I - Delta Dunării (energie solară); II - Dobrogea (energie solară, energie eoliană);III - Moldova (câmpie şi platou: micro-hidro, energie eoliană, biomasă); IV - Carpaţii (IV1 - Carpaţii de Est; IV2 - Carpaţii de Sud; IV3 - Carpaţii de Vest, potenţial ridicat in biomasă, micro-hidro si eoliana); V - Platoul Transilvaniei (potenţial ridicat pentru micro-hidro si biomasa); VI - Câmpia de Vest (potenţial ridicat pentru energie geotermică si eoliana);VII - Subcarpaţii (VII1 - Subcarpaţii getici; VII2 - Subcarpaţii de curbură; VII3 - Subcarpaţiii Moldovei: potenţial ridicat pentru biomasă, micro-hidro); VIII - Câmpia de Sud (biomasă, energie geotermică, energie solară).

Bibliografie:

1. M. Osiac, Tehnologii nepoluante, Note de curs, 2009.2. www.altermedia.info/stiintatehnologie/introducere-in-energia-geotermala 3. www.termo.utcluj.ro/regenerabile/4. www.energienoua.ro/energie_geotermala

26


APORTUL ZONEI DE VEST LA POTENŢIALUL ENERGETIC EOLIAN AL ROMÂNIEI

PROF. BOERU ADINA-LUMINIŢAŞCOALA CU CLS I-VIII NR.4, TIMIŞOARA

Grecii şi romanii se plecau în faţa zeului vânturilor cu mare smerenie. Acesta le umfla pânzele şi-i călăuzea pe mări şi oceane, le măcina grânele, dar le şi secătuia pământurile sau le răsturna corăbiile atunci când se înfuria. Vântul ne-a fost aliat, dar şi duşman, el ne răcoreşte vara, dar ne şi săgeată obrajii iarna. Făcând mai puţină literatură, spunem că vântul este un fenomen fizic din atmosfera terestră care se transpune într-o circulaţie dirijată de aer. El se naşte din cauza repartiţiei neuniforme a presiunii atmosferice pe glob, din cauza deplasării maselor de aer dinspre regiunile cu presiune atmosferică mai ridicată, spre cele cu presiune mai scăzută, până la uniformizare. Cele două variabile ale sale sunt direcţia şi viteza. Constatăm pe propria piele că energia provenită din surse nepoluante este tot mai necesară. Cu toţii ne dorim un mediu mai curat şi mai sănătos pentru copiii noştri. Energia verde poate fi soluţia. Alături de apele termale, de soare, biomasă, valuri, maree sau curenţi, vântul şi implicit puterea sa constituie o alternativă nepoluantă pentru viitor. Se pare că, urmărind în timp studiile de identificare a arealelor cu potenţial eolian s-a constatat că sudul Banatului poate reprezenta, din perspectiva dezvoltării durabile, un spaţiu adecvat pentru iniţierea la scara largă a unor proiecte de creare a parcurilor eoliene, de producere a energiei verzi ca alternativă la cea tradiţională. Astfel zonele, Pojejena-Moldova Nouă (foto 1), Semenic sau Oraviţa (foto 2) reprezintă doar câteva exemple în acest sens.

Foto 1 Foto 2

Astfel, zona Muntilor Semenic aflată la o altitudine maximă de 1446m, care deşi a eşuat dintr-un anumit punct de vedere cu centralele eoliene care nu au avut randamentul scontat, ar putea, într-o formă nouă să răspundă unor cerinţe contemporane de generare a curentului electric pe bază de vânt. Uniunea Europeană şi Guvernul României consideră că pot susţine punerea în aplicare a unui proiect de construcţie de turbine eoliene noi, turbine care nu vor avea nici un impact asupra apelor de suprafaţă sau subterane, nici asupra covorului vegetal sau al faunei, dar nici asupra calităţii sau structurii solului. Producătorii de turbine iau în calcul, în mod riguros zgomotul generat de o asemenea turbină şi oferă garanţii că limita superioară a acestuia nu va fi depăşită. Pe de altă parte, potenţialul turistic al zonei nu ar avea decât de câştigat, parcul de turbine putând constitui un punct în plus de atracţie pentru turişti. Pentru amplasarea cu eficienţă maximă a acestui parc eolian este necesară, în primul rând testarea potenţialului eolian al sudului Banatului, prin întocmirea unei hărţi care să indice arealele cele mai favorabile. La proiectul care a fost deja iniţiat în această zonă participă ca parteneri ai proiectului, vecinii noştri de la sud de Dunăre, autorităţile localităţii Vârşeţ. Coşava, vânt cu caracter de foehn, cald şi uscat care bate uneori în rafale cu viteze care pot depăşi 35 m/s şi Austrul, care pe timpul iernii este însoţit de geruri şi lipsit de precipitaţii ar putea reprezenta un potenţial la demararea proiectului. De asemenea, morfologia Munţilor Banatului, cu „golul Semenicului” (foto 3) şi Depresiunea Oraviţa, prin expunerea la deplasarea maselor de aer, sunt de asemenea, încă un punct valoros în acest sens. Pe platforma Semenicului, în cea mai mare parte a anului, domină vânturile

27


din sud, sud-est şi nord, nord-est. Pe pantele Muntelui Mic (foto 4) şi ale Semenicului, vara, pe timp frumos, sunt frecvente brizele de munte sau cele de vale. De asemenea, şi Banatul de câmpie ar putea fi o sursă de obţinere a energiei eoliene, chiar dacă, per general, Câmpia de Vest figurează la categoria „energie geotemală” pe Harta distribuirii surselor de energie regenerabilă pe teritoriul României. Există în acest sens perspectiva construirii în jurul oraşului Sânnicolau Mare din judeţul Timiş, situat în lunca Mureşului, unde curenţii sunt mai puternici, a unei centrale eoliene. Astfel, unei comune îi sunt necesari 5-6 oameni pentru întreţinerea unei asemenea centrale, crearea de locuri de muncă noi, fiind un alt atu pentru susţinerea proiectului.

Foto 3 Foto 4 Vânturile de vest, de care se bucură întreaga Câmpie Banato-Crişană, suferă modificări, atât sub aspectul direcţiei, cât şi al vitezei, în funcţie de anotimpuri şi de factorii locali. La staţia meteorologică Sânnicolau Mare viteza maximă a vântului a depăşit uneori 20 m/s. Iar analiza frecvenţei vânturilor scoate în evidenţă predominarea direcţiilor dinspre sud, sud-est şi nord-vest, fără a întâmpina obstacole majore, confirmarea lipsei obstacolelor fiind dată de frecvenţa mică a calmului atmosferic. Anul 2008 s-a confruntat cu numeroase schimbări economice. Se pare că din anul 2013 se vor plăti toate emisiile de dioxid de carbon, în mod integral. Creşterea preţurilor la combustibilii fosili, pe de altă parte face ca tot mai multe forme de electricitate să fie interesate de producerea „energiei verzi”. Un raport al platformei tehnologice spune că până în 2030 energia eoliană ar putea furniza până la 28% din necesarul de energie al întregii Uniuni Europene. Este evident că energia vântului are capacitatea de a satisface cererea în continuă creştere de electricitate. La nivel european, implementarea unor proiecte de valorificare a forţei vântului ar putea crea un număr de circa 300.000 de noi locuri de muncă, în următorii zece ani. La momentul actual doar 2% din energia obţinută din surse alternative în ţara noastră este datorată surselor eoliene. O instalaţie eoliană, nu poluează, nu arde combustibil şi mai ales nu produce deşeuri. În cazul scoaterii turbinei eoliene din funcţuine, reciclarea este totală. Din păcate prejudecata cum că o asemenea turbină ar crea o intensă poluare sonoră si că ar sta în calea direcţiei de deplasa a zborului păsărilor, încă există. E adevărat că cel mai mare potenţial eolian îl are estul şi sud-estul tării, iar consumul cel mai mare se înregistrează în vestul şi centrul ţării, dar cu paşi mici, cu investiţii bine chibzuite, o parte din vestul ţării, în speţă Banatul, ar putea să elimine eventualul inconvenient de transport dinspre este spre vest, în cazul producerii energiei verzi pe aceste meleaguri. Instalarea unei centrale eoliene presupune două etape: prima poate însuma 20 de luni, iar cea de a doua, circa 1an. Prima etapă impune o cercetare minuţioasă a amplasamentului, acordul Consiliului local, acordul proprietarilor terenului, un studiu de fezabilitate (impactul asupra florei, faunei şi peisajului, studiu acustic), realizarea documentării pentru autorizaţia de construcţie, dezbaterea publică şi raportul comisiei de organizare a spaţiului. Cea de a doua etapă presupune obţinerea autorizaţiei de construcţie, construirea centralei şi în final, punerea ei în funcţiune. La finele anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de peste 70.000 MW, adică produceau mai mult de 1% din necesarul de energie electrică la nivel mondial. Între 1999 şi 2006, producţiade energie electrică pe baza vântului a crescut de cca cinci ori. Deci, ca o soluţie la problema energetică globală, poate fi şi energia eoliană. Aşa cum am mai spus, principalul avantaj este acela că, datorită arderii combustibililor, practic, emisia de noxe în atmosferă nu există, deci nu se produc nici măcar

28


deşeuri, care să necedite spaţii de stocare. Prin punerea în funcţiune a tot mai multor centrale eoliene şi preţul energiei ar putea suferi o scădere continuă. Ca dezavantaj al creerii condiţiilor de introducere al unui asemenea tip de energie, ar putea fi acela al vitezei vântului, care este o variabilă şi deci este necesară o altă sursă de energie, ca alternativă, pe timp de calm atmosferic, dar şi numărul mic de amplasamente care ar putea fi identificate. Pesimiştii ar spune că poluarea vizuală ar fi un alt dezavantaj, iar de cea sonoră, nici nu se mai pune problema. Poate nu i-ar sta rău României să ajungă o ţară cu surplus de energie din cauza celei eoliene. Adică să se transforme dintr-un importator, într-un furnizor către ţările vecine.

BIBLIOGRAFIE

Buchman A., Bud M., Marinescu M., Stan F., (2004), Studiul calităţii mediului , Editura economică, BucureştiIonescu A:, (1991), Ecologie şi societate, Editura Ceres, Bucureşti Zaharia Carmen, (2004), Energia şi mediul, Editura Universităţii Al. I. Cuza, Iaşihttp://www.ecomagazin.rohttp://eudirect.ro

29


ÎNCĂLZIREA INSTITUŢIILOR DE UTILITATE PUBLICĂ CU ENERGIE SOLARĂ

INSPECTOR DE SPECIALITATE ING. PROF. BORZA VASILEINSPECTORATUL ŞCOLAR AL JUDEŢULUI ARAD

Energia solarã reprezintã una din potenţialele viitoare surse de energie, folositã fie la înlocuirea definitivã a surselor convenţionale de energie cum ar fi: cãrbune, petrol, gaze naturale etc, fie la folosirea ei ca alternativã la utilizarea surselor de energie convenţionale mai ales pe timpul verii, cea de a doua utilizare fiind în momentul de faţã cea mai raspânditã utilizare din întreaga lume.

Poate cel mai evident avantaj, în vederea utilizãrii acesteia, pe care îl are, este acela de a nu produce poluarea mediului înconjurãtor, deci este o sursã de energie curatã; un alt avantaj al energiei solare este faptul cã sursa de energie pe care se bazeazã întrega tehnologie este gratuitã.

Dintre toate sursele de energie care intrã în categoria surse ecologice şi regenerabile cum ar fi: energia eolianã, energia geotermalã, energia mareelor; energia solarã se remarcã prin instalaţiile simple şi cu costuri reduse ale acestora la nivelul unor temperaturi în jur de 100°C, temperaturã folositã pentru încãlzirea apei cu peste 40 grade peste temperatura mediului ambiant, instalaţii folosite la încãlzirea apei menajere sau a clãdirilor. De aceea, este deosebit de atractivã ideea utilizãrii energiei solare în scopul încãlzirii locuinţelor şi se pare cã acesta va fi unul dintre cele mai largi domenii de aplicaţie a energiei solare în urmãtorul secol. Tehnologia echipamentului pentru instalaţiile solare de încãlzire a clãdirilor este deja destul de bine pusã la punct într-o serie de ţãri ca Japonia, S.U.A., Australia, Israel, Rusia, Franţa, Canada şi Germania.

În funcţie de etapele de conversie şi utilizare, energia are formele urmãtoare: Energie primarã (Aceastã energie este recuperatã din naturã)

o Finitã (combustibili clasici) o Regenerabilã

Energie secundarã definitã ca formã de energie obţinutã prin conversia energiei primare şi care poate fi folositã într-o gama largã de aplicaţii (energie electricã, mangalul, cãrbunele sortat de calitate superioarã, lemnul de foc tãiat şi spart etc.)

Energie finalã reprezintã energia obţinutã prin conversia energiei secundare într-un motor ,cazan , calculator, bec…

Energia utilã se obţine prin conversia energiei finale şi este energia efectiv înglobatã într-un produs sau exclusiv utilizatã pentru un serviciu.

NECESITĂŢI PRIVIND APA CALDĂ MENAJERĂ1. Temperature de furnizare a apei calde menagerie

Sistemele de furnizare a apei calde menajere care utilizează energia solară necesită o sursă auxiliară de energie, din următoarele motive :

- menţinerea temperaturii cerute a apei pentru apa caldă de care este nevoie, deoarece instalaţia solară este în general dimensionată să acopere doar o parte a necesităţilor;

- menţinerea temperaturii cerute a apei cu scopul eliminării bacteriilor.

30


În general, pentru a limita dezvoltarea acestor bacterii, trebuie evitată stagnarea apei la capătul conductelor. Temperatura apei calde la plecarea din rezervoarele de depozitare trebuie să fie de cel puţin 600 C şi în cazul recirculării, temperature la reîntoarcere ar trebui să fie de cel puţin 500C. Utilizatorii trebuie protejaţo de opărire la punctele de furnizare, unde temperature apei nu ar trebui să fie mai mare de 500C.

EXEMPLU DE ÎNCĂLZITOR SEPARAT DE BOILER “O BUCLĂ DE CIRCULAŢIE “ESTE UTILIZATĂ PENTRU DISTRIBUIRE CU UN REÎNCĂLZITOR FOLOSIT PENTRU

MENŢINEREA TEMPERATURII

2. Analiza cerinţei

Producţia de apă caldă este printer cele mai eficiente aplicaţii ale energiei solare, îndeosebi pentru sistemele collective în clădirile rezidenţiale şi terţiare unde cerinţa de apă caldă este importantă şi constantă în special în cazul locuinţelor collective, a hotelurilor şi a instituţiilor de îngrijire a sănătăţii.

Cerinţele actuale pentru claădiri collective arată o nevoie crescândă pentru apă caldă, nu numai pentru nevoi sanitare dar şi pentru activităţi domestice. Utilitatea sistemului de furnizare a apei calde este caracterizată de disponibilitatea apei calde, într-o cantitate sufiecientă, la o temperatură dată, atunci când este necesară şi la un cost cât mai scăzut posibil.

Furnizarea apei calde şi încălzirea reprezintă cel mai scump serviciu legat de administrarea unei locuinţe.Din această cauză, în funcţie de regiune, energia solară poate fi folosită pentru a acoperi de la 40 până la 70 % din necesităţi.

În sectorul rezidenţial, energia pentru o clădire, poate fi calculată utilizând formula :

Becs S 1,16 * Vecs * DT * Ip

unde :Becs – suma consumului de energie în fiecare locuinţă;Vecs – 35 litri de apă caldă pe zi pentru un occupant;DT – 45 K;Ip – numărul de locatari în locuinţe

31


Ţinând cont de calculele de mai sus ne iese un consum echivalat pe tip de locuinţă în tabelul de mai jos :

Număr de camere în locuinţă 1 2 3 4 5Consumul( în litri / zi ) la 600 C 40 55 75 95 125

Lunar, consumul de căldură va arăta astfel :

luna Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DecConsumul

1,25 1,20 1,10 1,05 1,00 0,80 0,50 0,60 0,90 1,05 1,15 1,40

În cazul unei clădiri cu 700 de apartamente consumul de căldură va arăta astfel :

luna Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov DecLitri/zi/locuinţă

La 55 0 C119 116 113 112 105 99 85 75 100 104 117 119

În conformitate cu categoria de hotel, consumul de apă caldă zilnic variază de la 70 la 160 litri pe cameră de hotel, şi de la 8 la 15 litri de apă caldă / masă ocupată, în bucătărie, în funcţie de comenzile di ziua respectivă.

Cerinţele sunt din ce în ce mai strâns legate de protecţia mediului şi utilizarea unui sistem solar de producere a apei calde duce la o îmbunătăţire a protejării mediului înconjurător. Oricum, valoarea sistemului solar depinde în mare măsură de frecventarea instituţiei.

În tabelul de mai jos exemplific consumul diferenţiat al apei calde după tipul de hotel . Astfel : Tipul de hotel Echipare Consum de apă caldă la 600CHotel 1* Duş comun

( 1 pentru 4 camere )70 l / zi / cameră

Hotel 2 / 3 * Baie 100 – 140 l/ zi / camerăHotel 4 / 5 * Baie + duş 160l / zi / cameră

Dacă se face o comparaţie a necesarului de apă caldă/ zi / cameră la o temperatură de 60 0 C ne va da următoarele date : luna Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov Dec4 anotimpuri

66 61 60 57 61 82 97 98 100 100 78 77

Vara 0 10 12 56 64 81 92 100 77 46 0 0Iarna 39 100 50 100 50 75 94 94 56 0 0 12

În cazul spitalelor şi a caselor de bătrâni cerinţele de apă caldă sunt importante, şi se menţin constant de-a lungul anului. Astfel, consul zilnic de apă caldă este de 60 l / per pat, la care trebuie adăugate nevoile pentru bucătărie şi pentru spălătorie

3. Încălzirea apei cu energie solară

În funcţie de zona în care se află şi câtă apă caldă foloseşte familia dumneavoastră, un sistem solar de încălzire a apei se amortizează în mai puţin de 5 ani. Un sistem bine intreţinut poate avea durata de viaţă pana la 15-20 de ani, mult mai mult decat un boiler conventional. • Costurile pentru încălzirea apei se reduc în funcţie de anotimp. Astfel, vara, costurile se reduc cu aproape 100%, ajungând ca încălzirea apei menajere sa fie gratuităa, iar primăvara şi toamna acestea se reduc cu cel putin 60%. Acest lucru face îin mod sigur ca un panou solar să-şi merite investită.

32


• Panourile solare pot fi folosite şi pentru a încălzi apa din piscine, procedeul fiind unul deosebit de simplu şi eficient.• Un panou solar cu rezervor destinat încălzirii apei calde menajere încălzeşte, zilnic, o cantitate medie echivalentă cu capacitatea rezervorului. Temperatura la care poate fi îincălzită apa diferă în funcţie de anotimp, astfel, în lunile de iarna, pentru ca ziua e mult mai scurtă, temperatura apei ajunge între 15-45°C iar vara, în zilele însorite, temperatura poate ajunge la peste 90°C. • Când este îinnorat sau plouă, tuburile reusesc să capteze razele solare prin perdeaua de nori, însă cu o eficientă mult mai redusă. În astfel de zile apa va fi îincălzită cu ajutorul curentului prin rezistenţa electrică a panoului solar sau a boilerului interior. Rezistenţa fiind intre 2 si 4 KW nu implică un consum foarte mare de curent.• Sistemul de panouri solare se montează în direcţia sud sau sud-vest într-un loc în care să fie iluminat direct cât mai mult timp pe perioada zilei şi să nu fie umbrit de vegetatţie sau clădiri.

• Trebuie să avem în vedere faptul că există panouri solare care prin construcţie sunt destinate să funcţioneze doar vara.• Sistemul activ de încălzire solară nu necesită nici un fel de intreţinere cu condiţia ca panoul să fi fost montat corect.

Costuri:

Pentru un astfel de sistem cu un rezervor de 200 l veti plati in jur de 3300 lei, pret ce include si montajul. Pentru cele cu rezervorul de 300 l costurile ajung pana la 4000 lei. Astfel pentru un hotel care are 70l / zi / cameră consumul de apă caldă, şi un număr de 20 de camere + bucătărie şi spălătorie ( aproximativ cât încă 3 camere ) , necesarul de apă caldă va fi de 1610 l / zi . Ceea ce înseamnă că ar fi nevoie de 5 instalaţii complete de panouri solare cu rezervor de 300 l . Ceea ce înseamnă un cost de aproximativ 20000 lei.

BIBLIOGRAFIE :1.Marius Paulescu - Algoritmi de estimare a energiei solare - Editura Matrixrom 2007

2.Peter Burberry – „Mitchell s Building Series : Enviroment and Services” , B.T.Batsford, London 2002

33

http://www.librarie.net/editura/Matrixrom

http://www.librarie.net/autor/32031/Marius-Paulescu


PROIECTAREA UNEI INSTALAŢII DE ÎNCĂLZIRE CU ENERGIE SOLARĂ CU AJUTORUL SOFTURILOR

ING.PROF. BORZA MICHAELA MARIAGRUP ŞCOLAR INDUSTRIAL “AUREL VLAICU” ARADB-DUL DECEBAL NR.31 A, ARAD 310124, JUD. ARAD

1.ENERGIA SOLARĂSoarele este, fără îndoială, o vastă sursă de energie, el trimiţând spre Pământ, într-un singur

an, de 20.000 de ori energia necesară întregii populaţii a globului, respectiv 170 mld. MWan/an. Aproximativ 30% din radiaţia incidentă solară este reflectată de învelişul de nori, praful din atmosferă, suprafaţa uscatului şi a oceanelor. Restul de 70% este absorbită de învelişurile superficiale ale planetei. Energia solară prezintă o serie de caracteristici, dintre care putem enumera:

- este inepuizabilă şi nepoluantă;- reprezintă un considerabil potenţial energetic;- este o formă de energie larg dispersată, fapt ce permite utilizarea ei prin conversie în alte

forme de energie direct la locul de consum, eliminându-se astfel transportul;- are o intensitate variabilă, fiind în scădere de la Ecuator spre polii tereştri; este variabilă şi

în funcţie de anotimp, nebulozitate, este intermitentă, cu alternanţă zi-noapte etc. Caracterul său discontinuu, impropriu unor utilizări la scară mare constituie principalul dezavantaj al energiei solare.

Energia solară poate fi convertită în energie electrică prin conversie directă (prin intermediul dispozitivelor statice pentru transformarea radiaţiei solare în energie electrică) şi prin conversie indirectă (prin conversia în energie termică a undelor solare sau prin reflectarea şi focalizarea căldurii cu ajutorul colectoarelor solare).

Cele mai dezvoltate sisteme de producere a energiei electrice sunt sistemele tip “solar farm”, ”solar power towers”, cu puteri de până la 10 MW şi ”parabolic dish systems”, cu puteri de circa 50 kW. Se

34


estimează că în 2010, puterea instalată în Europa va ajunge la 300 MW (din 3000 MW, la nivel mondial), conducând la producerea unei cantităţi de energie electrică de 0,5 TWh/an în Europa şi 4 TWh/an pe plan mondial.

O altă tehnologie de producere a energiei electrice se bazează pe efectul fotovoltaic. În prezent se utilizează baterii fotovoltaice, confecţionate din celule fotovoltaice, tehnologia fiind competitivă pentru puteri de până la câţiva kW, de regulă cu aplicaţii în zonele neelectrificate.

Se estimează că în 2010 puterea instalată în Uniunea Europeană va fi de 1.200-2.000 MW, iar pe plan mondial de 3.000 MW. Dintre toate tipurile de aplicaţii, dezvoltarea cea mai rapidă o au aplicaţiile integrate în clădiri.

În anii ’90 interesul faţă de protecţia mediului a crescut considerabil, acest fapt conducând la apariţia unor programe cum ar fi „Milion Solar Roofs Initiative”. De asemenea, guvernele altor ţări, precum Japonia sau Germania, susţin puternic programele de promovare a sistemelor fotovoltaice. În Japonia există un program guvernamental de subvenţionare a energiei fotovoltaice menit să sporească cererea cu 400 MW pe an până în 2010, iar Germania şi-a fixat ca obiectiv creşterea cererii cu 100 MW anual până la sfârşitul anului 2005.

În S.U.A. cercetarea în domeniul sistemelor fotovoltaice este susţinută atât de către guvernul federal, cât şi la nivel statal. Creşterea preţurilor surselor de energie convenţională a avut un impact pozitiv asupra vânzărilor de sisteme fotovoltaice, acestea constituind totodată o soluţie viabilă pentru alimentarea cu energie electrică a zonelor izolate. În astfel de situaţii utilizarea sistemelor fotovoltaice s-a dovedit a fi mai eficientă decât extinderea reţelei de energie datorită costurilor foarte mari ale acesteia. Producătorii de sisteme fotovoltaice din S.U.A. au cucerit de la început piaţa datorită dezvoltării permanente de noi tehnologii în domeniul energiei fotovoltaice, dar locul de leaderi ai pieţei le este ameninţat de concurenţa cu alte ţări cum ar fi Japonia sau Germania.

În multe ţări este necesară aplicarea unor metode de stimulare a cererii – programe de creştere a cererii locale susţinută prin mijloace publice de promovare şi prin stimulente financiare (credite avantajoase, cu dobânzi subvenţionate), pe baza experienţei unor ţări ce au o piaţă a sistemelor fotovoltaice relativ dezvoltată.

Filiera fotovoltaică este frânată în prezent de costul unităţii de energie electrică. Acesta este de 10 până la 20 de ori mai mare decât în cazul filierelor ajunse la maturitate, celulele fotovoltaice fiind de fapt foarte scumpe. O altă restricţie este dată de randamentul scăzut, de 12-15%, al acestor instalaţii.

În România, posibilităţile utilizării energiei solare sunt condiţionate în mod direct de potenţialul tehnic amenajabil, fiind necesar să se ia în considerare dispunerea aleatoare a acestor resurse. Latitudinea geografică şi condiţiile climatice favorabile determină un potenţial ridicat (peste 4000 TJ/an), dar sezonier (variaţia medie oscilând între 1100 şi 1300 kWh/m2/an) de radiaţie solară.

Distribuţia geografică a potenţialului energetic solar relevă că mai mult de jumătate din suprafaţa României beneficiază de un flux anual de energie cuprins între 1000 kWh/m2an şi 1300 kWh/m2an. Zona cu cel mai înalt potenţial este platoul continental al Mării Negre, cu o perioadă însorită de peste 2300 ore/an. Zonele de interes deosebit pentru aplicaţiile electroenergetice ale energiei solare sunt: Câmpia Română, Câmpia de Vest, Banatul şi o parte din podişurile Transilvaniei şi Moldovei; Dobrogea, litoralul românesc al Mării Negre şi Delta Dunării, care prezintă trăsături aparte, fluxul mediu anual de energie solară este favorabil, existând peste 2200 ore de insolaţie pe an.

Aportul energetic al sistemelor solar-termale la necesarul de căldură şi apă caldă menajeră din România este evaluat la circa 1.434 mii tep (60 PJ/an), ceea ce ar putea substitui aproximativ 50% din volumul de apă caldă menajeră sau 15% din cota de energie termică pentru încălzirea curentă. În condiţiile meteo-solare din România, un captator solar-termic funcţionează, în condiţii normale de siguranţă, în perioada martie - octombrie, cu un randament care variază între 40% şi 90%. Utilitatea sistemelor solar-termale se regăseşte, în mod curent, la prepararea apei calde menajere din locuinţele individuale.

În România s-au realizat sisteme fotovoltaice cu puteri variate şi în regim de funcţionare diferenţiat în cadrul unor programe de cercetare-dezvoltare-demonstrare, astfel:

- sisteme autonome – pentru alimentarea unor consumatori izolaţi (gospodării individuale, centre socio-culturale în Munţii Apuseni, litoralul Mării Negre, Delta Dunării etc.), staţii de radio-telecomunicaţii, instalaţii de pompare a apei, iluminat public sau semnalizare trafic, înscrise ca obiective în programul de electrificare rurală;

- sisteme conectate la reţeaua electrică (staţii-pilot fotovoltaice cu panouri mobile, sisteme integrate în imobile etc.).

35


Spre exemplu, în 1996, Institutul de Cercetare şi Proiectare pentru Automatizări (IPA) a realizat la Vidra, în cadrul unui proiect internaţional, o instalaţie solară demonstrativă care poate asigura necesităţile de electricitate şi de apă ale unei ferme din Câmpia Română.

Societatea Română de Energie Solară, IPA şi Guvernul German au demarat împreună un proiect prin care s-ar fi putut furniza, prin utilizarea sistemelor solare, energia necesară pentru 14 cătune de pe Valea Cernei însă, ca urmare a lipsei de interes a managerilor firmelor din sectorul energiei electrice, proiectul a rămas la stadiul de propunere.

Facultatea de Inginerie Electrică din cadrul Universităţii Valahia din Târgovişte, în cadrul programului european ICOP-DEMO-4080-98 „Building Integration of Solar Technologies” finanţat de Direcţia Generală a XVII-a a Comunităţii Europene, a proiectat şi realizat în premieră pentru ţările din centrul şi estul Europei un amfiteatru solar devenit funcţional în primăvara anului 2001.

2.Definirea sistemului şi a setimărilorProducţia utilă a sistemului de încălzire solară a apei depinde de diferiţi parametrii într-un mod

complex : date meteorologice, cerinţe, mărimi ale sistemului, conforgurarea acestuia, etc. Dimensionarea vizează în general un compromis acceptabil între două obiective contradictorii :

- un factor solar ridicat „Cs”;- eficienţă ridicată ;

Prin creşterea factorului „Cs” se încurajează pierderea principalei surse de căldură prin :- scoaterea temporară din producţie ;- mărirea la maxim a temperaturii în colector.

Dimensionarea corectă depinde de 3 puncte :- utilizarea de unelte de calcul adecvate ca performanţă;- o clară definire a nevoilor, criterii de dimensionare şi constrângeri;- o apropiere metodică şi ordonată de dimensionarea componentelor.

Nevoile ca apar în cadrul dimensionării sunt legate de nivelul de temperatură, de necesitatea unor valori zilnice, precum şi de profilul anual.

Amplasarea proiectului ţine cont, la rândul său, de : ce principiu alegem în cadrul proiectării, dacă se realizează cu sau fără schimbător de căldură, tipul de controler sau timpul de umplere.

De asemenea, mărimea este dată şi ea, la rândul său, de : tipul de umplere, factorul solar dorit, bugetul, metoda de calculare ( SOLO, TRNSYS, ...), date climatice şi meteo, variante de mărimi şi nu în ultimul timp costuri estimate.

Materialele utilizate în realizarea unui astfel de proiect for fi alese ţinându-se cont de tipuri climatice ( zone însorite, zone cu umiditate, zone cu vânturi puternice sau zone cu îngheţ ), precum şi de calitatea apei.

3.Instrumente performante de calcul a sistemului de încălzire solar, DHWToate instrumentele performante de calcul a sistemului solar utilizează aceleaşi ecuaţii

fundamentale care definesc în mod aproape instantaneu producţia colectorului, utilizând fie un model spaţial , fie unul temporal. Ele sunt luate în considerare în ordinea deducerii performanţelor sistemului.

Sunt 2 familii de instrumente diferite :- instrumente complexe – care calculează şi oferă adesea stări ale sistemului din oră în oră, din zi în

zi, după care deduc rezultatele pentru o perioadă dată de timp. Instrumentele detailate oferă o înţelegere precisă a operării sistemului ales. Ele se bazează pe modele fizice precise : spre exemplu , unul poate vedea temperatura de ieşire din colector la data de 12 iulie, orele 12.30. Calcularea timpului poate varia de la o oră la un minut. În schimb simularea pentru un an de zile implică mii de calcule. Instrumentele complexe erau penalizate, în trecut, de timpul lung de calcul, dar acum simularea pentru un an de zile ia doar cîteva secunde şi poate fi utilizat pe computere personale.

- Instrumente simple – care utilizează ecuaţii semiempirice care iau în considerare date care sunt utilizate pentru a defini, spre exemplu producţia zilnică de energie. Ele pot alimenta graficele energetice zilnice doar pe baza unei medii lunare. De asemenea, ele se bazează pe modele fizice simplificate, ajustate şi validate de modele detailate şi de experienţă. Simularea pentru un an implică doar 12 calcule a mediei zilnice în fiecare lună .

36


Odată ce există instrumente detailate amănunţit, se poate duce la eliminarea instrumentelor simplificate care, teoretic, par inexacte. Dar nu este cazul, creşterea preciziei nu este realmente importantă pentru dimensionare şi face utilizarea un pic mai dificilă datorită cantităţii şi a preciziei datelor necesare.

Spre exemplu, instrumentele detailate de calcul cer date meteorologice detailate, cel puţin pentru un an, din oră în oră, aceasta însemnând 8760 valori pentru fiecare parametru. Cu instrumente simplificate sunt utilizate date zilnice ca fiind medii lunare, ceea ce înseamnă 12 valori pentru fiecare parametru. Datele detailate sunt neobişnuite şi este dificil de judecat pertinanţa lor.

Utilizarea datelor detailate ( stări succesive ale sistemului ) este foarte utilă în aşezarea specifică sau pentru analizarea comportamentului sistemelor de control, dar sunt sarcini atât lungi cât şi exagerate, când este înglobată în dimensionarea sistemului de încălzire solar convenţional.

Uneltele simplificate sunt mult mai adaptate pentru dimensionare, faţă de uneltele detailate care sunt mult mai complexe şi costisitoare, ele neoferind nici un avantaj, exceptând cazurile speciale

4.PROGRAMUL SOLOCele mai cunoscute instrumente sunt f-CHART şi SOLO.Sunt disponibile ca fiind softuri cu

interfaţă relativ prietenoasă. Acestea calculează bilanţul energetic zilnic a unui sistem de încălzire cu energie solară utilizînd ca valori medii lunare.toate aceste programe utilizează în mod virtual aceeaşi metodă . ele cuprind toate datele meteorologice importante precum şi o listă de componente ( spre exemplu, cu specificaţii despre tipuri de colectori utilizaţi, etc.)

SOLO este un program de calcul care a fost dezvoltat de către CSTB. Datele prelucrate cu ajutorul acestui soft sunt prelucrate în câteva minute. Ele pot fi obţinute în intervale de timp care pot fi de la o jumătate de oră la câteva secunde. De asemenea există posibilitatea testării mai multor variante. El calculează producţia de energie solară utilizând ecuaţii semiempirice care au fost stabilite cu ajutorul unor metode detailate pe anumite studii de caz.

Abordarea este următoarea : datele cerute sunt :a) necesarul energetic zilnic ( calculat ca o medie lunară : media lunară a consumului şi temperaturii

apei, temperatura la care se realizează aprovizionarea cu apă caldă, care este considerată ca fiind constantă de-a lungul anului );

b) radiaţia zilnică globală care se realizează într-un colector plan ( calculată prim metode convenţionale utilizând date astronomice şi geometrice şi de asemenea date de iradiere statică ; de asemenea media lunară a radiaţiei globale zilnice în plan orizontal; înclinaţia şi orientarea colectorului );

c) media lunară a fracţiunii solare – calculată într-un mod empiric utilizând rezultatele de la punctele a) şi b);Aceasta ţine cont în special de alegerea felului în care se alege amplasamentul în proiect ( în general, alegerea se realizează din 5 tipuri de scheme standard ), colectorii ( aria suprafeţei totale S, parametrii B şi K ), modul de realizare a depozitării (volumul, coeficientul de răcire interior şi exterior ), circuitul primar ales precum şi alegerea tipului de schimbător de căldură.

Bilanţurile energetice zilnice, lunare şi anuale se vor deduce utilizând aceste date.SOLO face posibilă o analiză rapidă a alegerilor în proiectarea sistemului, luând în considerare şi variaţiile periodice. În final, se trece la validarea rezultatelor.

Modul de definire şi dimensionare prezentat se bazează pe efectuarea estimărilor în 5 etape :- etapa 1 : achiziţionarea datelor necesare;- etapa 2 : definirea sistemului ;- etapa 3 : predimensionarea principalelor componente ;- etapa 4 : optimizarea dimensionării prin aceasta înţelegându-se calcularea rezultatelor a mai

multor variante iniţiale şi alegerea variantei optime ;- etapa 5 : finalizarea definirii şi dimensionării tuturor componentelor.

Datele necesare în ceea ce priveşte necesarul de apă caldă pentru un anumit proiect includ temperatura de ieşire a apei calde , consumul zilnic ( calculat ca o medie lunară ). O bună cunoaştere a necesarului de apă caldă este indispensabil. În mod particular, o estimare mult prea mare faţă de nevoile necesare va duce la o supradimensionare a sistemului, care duce la rândul său, la reducerea productivităţii şi a profitabilităţii, datorită factorilor deja menţionaţi, astfel că productivitatea colectorilor scade cu creşterea fracţiunii solare.

În practică se procedează astfel : când un sistem solar este adăugat unei instalaţii existente, consumul real este măsurat o perioadă mai îndelungată, iar în cazul clădirilor noi, consumul este bazat pe rezultate cunoscute în utilizări similare.

37


Prezentarea datelor primite de la balonul meteo

Criteriile şi constrângerile referitoare la modul de proiectare sunt furnizate de către client. În general, el va prefera să obţină cele mai bune date economice din investiţie, dar s-ar putea să dorească aceste lucruri cu anumite constrângeri care trebuiesc luate în considerare . Alt tip de constrângeri sunt cele rezultatul consideraţilor practice rezultate din aria maximă a suprafeţei disponibile pentru colectori , posibilităţi limitate ale înclinării şi orientării sau umbrirea colectorilor sau spaţiul disponibil pentru un tanc de stocare.În final, problema dimensionării va fi rezolvată în funcţie de rezultatele energetice şi financiare.

Datele meteorologice necesare pentru acest tip de program sunt : media lunară a temperaturii; media lunară a radiaţiilor globale zilnice în plan orizontal , precum şi media lunară a temperaturii apei reci cu care se realizează alimentarea.

Datele sunt date din amplasare, dacă este cunoscută ( acesta este în mod particular neobişnuit pentru radiaţii solare ) sau de la staţii meteorologice vecine introduse în instrumentele SOLO. În anumite cazuri , staţiile meteo virtuale pot fi definite utilizând date despre radiaţia solară de la staţii învecinate şi date despre temperatură de la faţa locului .

BILIOGRAFIE:1. ConstantinHerbst, Ion Letea - Resursele energetice ale pamintului - Editura Stiintifica - 19902. Dale Robinson - Understanding and Installing Your Own Solar Electric System - Bonnee Caplan, eBook Reviews Weekly2007

38

http://bibliophil.bibliotecamm.ro/?s=catalog&f=3&ca%5Bc1%5D=10&ca%5Bc1t%5D=3&ca%5Bc1v%5D=Editura%20Stiintifica


BIOGAZUL – ENERGIE REGENERABILĂ AUTOR: INSTITUTOR BOTANCIU OANA,

ŞCOALA GENERALĂ ALBENI

Deoarece rezervele clasice de combustibili sunt epuizabile, omenirea se îndreaptă spre găsirea de noi surse de energie bazate pe resurse regenerabile, inepuizabile şi ecologice

Biogazul este o sursă de energie neconvenţională carte rezultă în urma unui proces de conversie naturală controlată a biomasei. Biomasa, materia organică a dejecţiilor animale şi deşeurilor vegetale este regenerabilă şi inepuizabilă. Masa rezultată în urma fermentaţiei anaerobe în prezentţa bacteriilor metanogene constitue un îngrăşămintelor naturale cu un grad scăzut de poluare. Echipamentele tehnologice de producere a biogazului au o construcţie simplă şi un preţ de cost nu prea ridicat, iar funcţionarea şi exploatarea lor nu necesită condiţii deosebite de întreţinere.

Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfârşitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştină. Termenul de “biogaz” a fost introdus în sec. al XX – lea.

Biogazul este un gaz de fermentaţie alcătuit în principal din două gaze: metan (CH4) în proporţie de 60…70 % şi bioxid de carbon (CO2) în proporţie de 25…30 %, şi cantităţi foarte mici de: oxid de carbon, azot, hidrogen sulfurat, alte hidrocarburi, hidrogen şi vapori de apă. În prezent metanul este sursă pentru producerea energiei termice şi se urmăreste extinderea lui şi pentru obţinerea de energie electrică

Dintre proprietăţile principale ale biogazului se manţionează puterea calorică (energie) este de 25…34 MJ/m3. Pentru comparaţie gazele naturale au 37,3 MJ/m3.Biomasa este substanţa organică a tuturor plantelor şi animalelor precum şi a deşeurilor şi reziduurilor. Utilizarea energetică a biomasei este datorată conversiei bioenergetice.

Energia obţinută din biomasă mai este denumită şi energia verde. Consumul de energie electrică din surse de energie regenerabile se preconizează, ca în anul 2010, să ajungă la 33 % din consumul intern brut. Din aceasta, energiei regenerabile, energia de biomasă reprezintă 65 %, cea eoliană reprezintă 17 % , cea solară 12 %, iar cea geotermală 1 %. Prin conversie biologică biomasa generează purtători de energie:

SOLIZI de exemplu manganul; LICHZI de exemplu uleiuri, alcool; GAZOŞI de exemplu biogazul. Cele mai importante metode de valorificare a biomasei sunt:

conversie chimică prin combustie gazeificare şi piroliză conversie biologică în alcool şi biogaz

Gazele obţinute din dejecţii de animale, în timpul fermentării anaerobe, au fost numite “gaz de gunoi” iar gazele obţinute din nămolul apelor stătătoare. Au fost numite “gaz de baltă” sau “gaz de mlaştină”.

Biogazul se obţine în principal din produse secundare şi reziduale din agricultură exemple: dejecţii proaspete se animale, deşeuri vegetale, reziduuri din industria agro-alimentară, de prelucrarea fructelor şi legumelor şi industria celulozei şi hărtiei, precum şi din nămolul de la staţiile de epurare a apei uzate.Procesul de formare a 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 se menţionează plantele acvatice, algele, resturile animale. 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,

39

http://www.enereco.go.ro/biomasa.html


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 dioxid 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. Biogazul 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 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. Stocarea biogazului, chiar pentru intervale mici de timp, face parte din instalaţia de fermentare anaerobă. Întrucât metanul nu se lichefiază la temperatura ambiantă, indiferent de presiunea folosită, el se păstrează la presiuni joase în containere cu volum mare sau la presiuni ridicate şi volume mici. De exemplu o butelie de 0,1 ml conţine la presiunea de 200 bari 28 ml biogaz, cu care un tractor greu poate funcţiona 8 ore. O staţie de biogaz mare, industrială este formată din:1 - staţie de pompare a apei reziduale2 - decantor gravitaţional3 - îngrăşător de nămol4 - staţie de distribuţie a nămolului5 - reactor de fermentaţie anaerobă dotat cu un clopot metalic pentru captarea biogazului. Biogazul se produce şi în mod natural, în zonele unde se acumulează reziduuri animale, vegetale şi deşeuri menajere (ferme, gropi de gunoi, mlaştini) şi este deosebit de periculos dacă nu este colectat sau dispersat în aer, putând exploda în concentraţii de 5-15%. De asemenea metan-ul din biogaz contribuie semnificativ la crearea efectului de sera (efectul metan-ului este de aproximativ 20 de ori mai puternic decat cel al dioxidului de carbon). In funcţie de compuşii din descompunerea cărora a fost obţinut biogazul concentraţia de metan variază între 50 si 75%. Metanul din biogaz poate fi comprimat în acelaşi mod ca gazul natural, caz în care se numeşte biometan.

Din experienţa internaţională...

Un producator de biogaz (in SUA fermele care produc biogaz peste o anumită limita sunt obligaţi să îl colecteze) poate utiliza reţeaua de distribuţie a gazului natural, cu acordul administratorul reţelei. Pentru ca acest lucru să fie posibil biogaz-ul trebuie curăţat în prealabil de dioxid de carbon, apă şi orice alte particule. Odată comprimat biogazul poate fi folosit pentru alimentarea autovehiculelor (un tren alimentat cu biogaz este deja funcţional în Suedia din 2005).

40


Muncitorii dintr-un sat din Java transformă în biogaz apa reziduală rămasă în urma procesării brânzei tofu. Ei oferă astfel o alternativă la combustibilii fosili. Sute de kilograme de soia sunt folosite zilnic într-o fabrică de preparare a tofu, din Java. Apa reziduală rezultată în urma preparării produsului nu ajunge în canalizare, ci este lăsată să fermenteze şi transformată în biogaz. Două fabrici de procesare a brânzei tofu şi 20 de locuinţe învecinate utilizează biogazul astfel obţinut. Localnicii reduc în felul acesta rata de poluare a aerului şi a râurilor din împrejurimi şi oferă concomitent o alternativă fezabilă la combustibilii fosili.

Obţinerea biogazului din ape reziduale este o practică ce a început să prindă contur şi în Marea Britanie. Biogazul obţinut din apele reziduale şi din resturile alimentare furnizează reţelei britanice de electricitate 650 MW. Cantitatea reprezintă aproximativ 75 la sută din energia verde obţinută la nivel naţional.

Marea Britanie este cel mai mare producător de biogaz din Europa. O altă sursă din care se obţine biogaz în această ţară este reprezentată de resturile alimentare. Marea Britanie a apelat la această soluţie deoarece anual, englezii aruncă la gunoi munţi de mâncare.

Ţările industrializate, în general, aruncă la gunoi cantităţi imense de resturi alimentare. Numai în Statele Unite, aproximativ 26 de milioane de tone de mâncare iau, în fiecare an, drumul gropilor de gunoi. Dacă cinci procente din mâncarea pe care americanii o aruncă ar fi recuperată, patru milioane de persoane ar putea fi hrănite.

Două companii aeriene se află în plină competiţie pentru lansarea primelor avioane de pasageri ale căror motoare vor folosi biogaz în loc de kerosen. Virgin Atlantic şi Air New Zealand vor ca în 2008 să lanseze primele "curse comerciale verzi".

Ferma Dixon Ridge din Sacramento, California, generează energie din coji de nuci vaporizate. Generatorul fermei foloseşte o tehnologie denumită “flash pyrolysis” care transformă cojile de nuca in biogaz. Cojile de nucă sunt arse în generatorul BioMax care le converteşte în suficient gaz propan pentru a alimenta un frigider de mai mult de 1.000 de metri pătraţi.

Din experienţa naţională…

În ţara noastră, în 1975 s-a realizat primul echipament tehnologic de biogaz ce valorificadejecţiile de animale de la Complexul de creşterea porcilor de la Tomeşti.

Începând cu anul 1982 au intrat în funcţiune echipamentele tehnologice de producerea abiogazului de la staţiile de epurare a apelor uzate din marile oraşe:Iaşi, Bacău, Timişoara, Oradea.

Mai numeroase sunt echipamentele tehnologice de capacitate mică care produc biogas pentru

gospodăriile individuale din judeţele: Argeş, Gorj, Dâmboviţa, Giurgiu.

Bibliografie1. Stancu V - Flacăra biogazului, Editura Ceres, Bucureşti 19822.Tătărăscu F - Conversia energiei-tehnici neconvenţionale, Editura Tehnică, Bucureşti 19803. Enciclopedia tehnică ilustrată, Editura Teora, Bucureşti, 19994. Jurnalul Naţional din 19.11.2005

41


TENDINŢE ACTUALE ÎN CONSTRUCŢIA DE AUTOMOBILE ÎN PERSPECTIVA REDUCERII REZERVELOR DE PETROL

INGINER ADRIAN BOURECIGRUP ŞCOLAR “CĂPITAN NICOLAE PLEŞOIANU” RM. VÂLCEA

Civilizaţia contemporană a ajuns la răscruce.Folosirea pe scară largă a combustibililor fosili nu poate continua la nesfârşit.Resursele de petrol nu sunt finite – odată şi odată ele se vor termina.Vârful petrolului reprezintă punctul în care s-a extras jumătate din petrolul existent pe glob. După

depăşirea acestui moment, producţia va începe să scadă în fiecare an cu aproximativ 3%.Menţinerea ritmului anual de creştere economică – ce presupune o creştere a consumului de

petrol cu 2% pe an – va face ca cererea să depăşească producţia. Prin urmare, va rezulta o penurie cronică de petrol, creşteri foarte mari ale preţului, o criză economică globală.

„Vârful petrolului” sau „apogeul petrolului” este momentul în care consumul şi extracţia de petrol în lume îşi va atinge maximul. Ideea e foarte clară: atâta timp cât petrolul nu se regenerează, cantitatea extrasă va fi din ce în ce mai mare, până la un moment dat când va fi atins un maxim (numit „vârful petrolului” sau „vârful Hubbert”) după care extracţia va începe, inevitabil, să scadă.

„Vârful petrolului” reprezintă o schimbare dramatică. Petrolul a reprezentat, o lungă perioadă de timp, sursa de bază a creşterii economice şi a dezvoltării tehnologice. Odată cu această dezvoltare, cererea de petrol a devenit din ce în ce mai mare – iar această cerere a fost acoperită printr-o creştere continuă a extracţiei de petrol. Acest lucru nu va mai putea fi făcut după „vârful petrolului”.

Acest lucru va duce cu siguranţă la creşterea preţurilor de benzină şi motorină. Dar asta este doar un factor absolut minor! Să ne gândim numai la problema transporturilor – toate produsele vor deveni mai scumpe. Mâncarea va fi prima pe listă. Agricultura presupune o mulţime de operaţii care se execută cu ajutorul maşinilor agricole care folosesc motorină. Constatăm în România cât de mult influenţează creşterea preţului petrolului asupra creşterii preţurilor alimentare. De asemenea, industria petrochimică este dependentă de petrol. Vârful petrolului va afecta aşadar toată industria care foloseşte energie, sau petrol ca materie primă. Practic toată industria mondială va fi afectată. Nu, înseamnă doar că am extras jumătate din cantitatea de aproximativ 2 mii de miliarde de barili care se presupune că există în subsolul Pământului. Înseamnă că am extras ceea ce era mai uşor de extras: petrolul care a mai rămas în subsol va fi mai dificil de extras. Extracţia petrolului este dependentă de presiunea din interiorul zăcământului care îl împinge în afară. Iniţial, lucrurile merg foarte uşor - e suficient să forezi în pământ şi petrolul va ţâşni pur şi simplu la suprafaţă. Însă pe măsură ce presiunea scade, trebuie să injectezi apă marină sau dioxid de carbon pentru a menţine presiunea. Acest lucru nu se produce la nesfârşit. Nu se poate extrage dintr-un zăcământ mai mult de 40% din petrolul existent. Se ajunge în situaţia de a se consuma mai multă energie pentru a extrage petrolul, decât cea reultată din petrolul extras! Într-un asemenea caz nu se mai poate continua exploatarea.

Bineînţeles ne întrebăm: când se va produce „vârful petrolului”? În privinţa acestei probleme există mai multe opinii. Unele surse vorbesc despre o stopare a creşterii în anul 2008-2009. De altfel la nivelul anului 2008 s-a constatat o creştere puternică a preţului petrolului urmată de o scădere bruscă a acestuia cauzată mai mult de măsurile politico-economice impuse de ţările bogate – mari consumatoare de petrol.

Istoria extracţiei petrolului urmează o curbă matematică, de forma unui clopot, numită curba lui Hubbert. Legea se aplică nu doar în cazul petrolului, ci şi pentru extracţia multor altor resurse. Extracţia de petrol a început la sfârşitul secolului 19. Interesul a crescut pe măsură ce oamenii şi-au dat seama cât de importantă este această resursă pentru economie. Din ce în ce mai mult petrol a fost descoperit, iar rata extracţiei a crescut neîncetat. Practic combustibilii fosili au stat la baza civilizaţiei tehnologice. Însă, după 1964 (care a reprezentat un maxim), descoperirile de noi zăcăminte de petrol, au început să fie din ce în ce mai reduse. Asta nu s-a întâmplat pentru că oamenii nu ar fi renunţat la căutări, ci din simplul motiv că zăcămintele au devenit din ce în ce mai greu de găsit – cu tot avantajul dat de noile tehnologii. În plus s-au descoperit rezerve de petrol în zone maritime, extracţia în aceste zone fiind dificilă şi la un preţ mai ridicat. Este evident că, odată ce descoperirle de noi zăcăminte sunt din ce în ce mai rare, va veni un moment când şi extracţia va scădea! Putem exemplifica aici şi cazul României care în ultimii zeci de ani şi-a redus producţia de petrol extras pe măsura epuizării rezervelor (Valea Prahovei, Oltenia). In timp ce încă mai

42


descoperim noi resurse, şi mai avem destule rezerve în zăcămintele deja exploatate, producţia de petrol nu se va prăbuşi pur şi simplu după „vârf”ci va cunoaşte o scădere graduată.

Se pune întrebarea: care sunt totuşi consecinţele „Vârfului petrolului”?Problema fundamentală este următoarea: cererea de petrol cunoaşte o creştere de 2% anual – şi

nu sunt şanse de atenuare, deoarece ţări din Asia cu o demografie ridicată au o politică de industrializare şi o rată de creştere a cererii de petrol de 8-9% pe an. Chiar dacă vor trece câţiva ani după „apogeu”, preţurile la petrol vor face printre altele ca transportul pe distanţe mari să devină prea scump – conducând astfel la un fenomen de „re-localizare”, opus globarizării prezente.Ce avantaj va avea de exemplu o firmă occidentală să folosească mână de lucru ieftină dintr-o ţară de mâna a treia pentru a produce pantofi sport de exemplu, când preţul pentru a-i aduce pe muncitori înapoi în ţara de origine va deveni destul de mare încât afacerea să devină nerentabilă? Acest lucru ar trebui să dea de gândit – după depăşirea recesiunii mondiale – politicienilor şi patronilor români care caută forţă de muncă ieftină din ţări asiatice cu demografie ridicată.

„Vârful petrolului” va pune în discuţie stilul de viaţă, bazat pe consum. Standardele de viaţă din ţările occidentale – şi nu numai – vor scădea după momentul „vârfului”. Chiar şi o scădere aparent minoră a producţiei poate duce la creşteri majore ale preţului petrolului. În timpul crizei din anii 1970, o scădere cu 5% a producţiei de petrol a dus la creşteri de aproape 4 ori ale preţului petrolului brut. Iar ceea ce va urma nu va fi o simplă criză, ci o condiţie permanentă a civilizaţiei umane! Recesiunea economică duce la creşterea preţurilor la toate produsele, sărăcirea populaţiei, şomaj şi mişcări sociale de amploare, noi războaie pentru resurse etc.

Producţia de petrol va scădea treptat, iar peste 50 de ani după „vârf” va deveni practic nesemnificativă. Acela va fi sfârşitul erei petrolului …. Societatea industrializată, aşa cum o cunoaştem astăzi nu va mai exista sau va exista într-o altă formă. Iar foarte mult timp pentru a dezvolta surse alternative de energie nu avem!

Din fericire marii producători de automobile si autovehicule au căutat şi caută noi surse de energie, noi soluţii tehnice care să reducă consumul de combustibil. Câteva dintre tendinţele pe plan mondial ale marilor constructori vor fi prezentate în cele ce urmează :

1. Motoare cu pile de combustie pe baza de hidrogenPrincipiul de funcţionare a pilei de combustie este simplu: hidrogenul este combinat cu oxigenul

prin intermediul unui catalizator (de obicei din platina), care converteşte energia chimică în energie electrică. Aceasta din urmă asigură alimentarea motorului electric al automobilului.

Pila de combustie a fost inventată în urmă cu mai bine de 150 de ani de omul de ştiinţă britanic William Grove. De atunci, foarte mulţi cercetători au contribuit la perfecţionarea instrumentului despre care se spune că va înlocui, într-un viitor mai mult sau mai puţin apropiat, combustibilii fosili.

Datorită progreselor tehnologice în curs, pilele de combustie vor fi perfect fiabile şi competitive din punct de vedere economic din 2015. Nici un vehicul cu pilă de combustie nu va putea fi produs în serie atâta vreme cât nu va exista o puternică susţinere politică pe filiera hidrogen. Aproape toate companiile constructoare de automobile din lume au contribuit, mai ales în ultimele decenii, la dezvoltarea tehnologică a vehiculelor dotate cu pile de combustie. Începând cu anii 1970, odată cu marea criză a petrolului din acea perioadă, pila de combustie pe bază de hidrogen a înregistrat performanţe din ce în ce mai mari. Văzută ca o alternativă capabilă să înlocuiască benzina sau motorina, cercetătorii companiilor constructoare de automobile au realizat pile cu dimensiuni din ce în ce mai mici şi cu randament tot mai mare.

Deşi este foarte abundent în natură, hidrogenul se găseşte foarte greu în stare pură. El trebuie produs, ceea ce îl face în momentul de faţă mai scump decât benzina. Acest element chimic este greu manipulabil. Se scurge uşor şi este inflamabil. Hidrogenul gazos ocupă prea mult spaţiu, iar cel lichid trebuie păstrat în condiţiile automobilelor, la temperaturi foarte scăzute.

Principiul de funcţionare: într-un compartiment este introdus hidrogen pur, iar în celălalt, oxigen. H2 este pus în contact cu un catalizator care separă hidrogenul pur în atomi de hidrogen simpli foarte instabili. Electrolitul lasă doar protonul hidrogenului să se unească cu oxigenul, în timp ce electronul este trimis afară. Pilele de combustie pe bază de hidrogen sunt văzute ca o alternativă la motorul cu combustie internă. Dezvoltarea pilelor de combustie şi utilizarea lor în industria automobilelor ar rezolva o parte din problema poluării. Automobilele cu pile de combustie sunt silenţioase, iar cele mai nocive emisii ale lor sunt vaporii de apă. Pe lângă încetinirea efectelor încălzirii globale, pila de combustie ar putea contribui la securitatea energetică a multor ţări actualmente dependente de petrolul importat. Există însă numeroase

43


obstacole care stau în calea dezvoltării pilelor de combustie pe bază de hidrogen. Unul dintre ele ar fi costurile ridicate de producţie. Un alt impediment îl constituie mentalitatea consumatorilor. Atâta vreme cât aceştia nu vor simţi că benzina sau motorina - cu care s-au obişnuit până acum - este prea scumpă, ei nu vor găsi nici un motiv să investească într-un concept nou. Un al treilea impediment – şi cel mai important - îl constituie lipsa infrastructurii aferente. Construirea staţiilor de alimentare cu hidrogen ar costa miliarde de dolari. În acest context, implicarea guvernelor este absolut necesară. Şi nu în ultimul rând al patrulea impediment major îl constituie rezervele limitate de platină la nivel mondial. Platina, deşi în cantităţi foarte mici –circa 20 de grame/motor este absolut necesară în construcţia catalizatorului pilei de combustie pe baza de hidrogen.

2. Motoare hibrideCele mai la îndemână soluţii, pentru ingineri - până la un moment dat - ca o alternativă la

motoarele clasice cu combustie internă, s-au dovedit a fi motoarele electrice. Aveau însă mai multe hibe: autonomia era de maximum 100 de km, schimbarea rapidă a regimurilor de viteză era exclusă, iar încărcarea bateriei presupunea un proces destul de îndelungat.

Ideea salvatoare, pe cât de simplă, pe atât de genială, a apărut atunci când a fost conceput primul model de vehicul hibrid. Adică unul care să fie propulsat mixt. Cam pe principiul celebrelor scutere: ca să porneşti, dădeai la pedale; ca să prinzi viteză, te bazai pe motor; iar când benzina rămânea doar o amintire, dădeai din nou la pedale. Maşina cu propulsie hibridă utilizează pentru propulsie un motor electric şi unul cu combustie internă. Combinaţia celor doua tipuri de motoare s-a dovedit a fi una dintre cele mai fericite.

Cum funcţionează totuşi un auto-hibrid, ca să poată face o economie substanţială fără a pierde din aptitudinile tehnice? In primul rând, motorul clasic, cu aprindere internă, este mult mai mic. Asta pentru că s-a demonstrat că un motor redus are un randament mai bun pentru o caroserie bine proporţionata. În principiu, se folosesc motoare de 1,5, maximum 2 litri, echipate cu sistem de management al cilindrilor, pentru o economie de carburant. Motorul electric este alimentat de la o baterie dispusă de regulă sub podeaua maşinii, astfel încât să nu ocupe din spaţiul pentru bagaje. Transmisia este comună şi, dacă primele variante de hibride erau acţionate de cele două motoare dispuse în serie (motorul cu benzină acţiona un generator care încărca bateria, iar bateria acţiona motorul electric), acum toate modelele au motoarele dispuse în paralel. Aşadar, în orice moment, puterea celor două propulsoare se cumulează şi poate depăşi 200 CP, cu un consum de 5-6 litri la 100 km. Aproape de necrezut. Cel mai important aspect este însă că la ultimele versiuni fabricate bateriile nu mai trebuie NICIODATA încărcate, ele devenind un fel de corn al abundenţei energetice. De fapt, de la baterii a început marea provocare a fabricanţilor de hibride.

Pentru a creşte randamentul, inginerii au căutat noi soluţii care să asigure un consum cat mai mic şi o încărcare cât mai eficientă a acumulatorului. Pe lângă intervenţiile la aerodinamică, la greutatea maşinii, la calitatea cauciucurilor, specialiştii au dezvoltat electromotorul care în timpul frânării se transformă în generator. În timpul unei frânări cu un vehicul clasic, energia cinetică pe care o are maşina în mişcare se transmite discurilor de frână, care o risipesc mai departe în atmosferă sub formă de căldură, după principiul „nimic nu se pierde, nimic nu se câştigă, totul se transformă". Inginerii s-au gândit că pot folosi această energie şi astfel au redirijat-o către electromotor. Aceasta lucrează ca un generator şi o transformă în curent electric (similar alternatorului de pe o maşină obişnuită). În plus, ajută la frânarea propriu-zisă, făcând-o mai eficientă. Aşa se face că orice apăsare pe pedala de frână încarcă bateria, iar încărcarea acesteia la o staţie fixă devine inutilă. Dacă în situaţii extreme bateria este foarte descărcată şi nu mai poate roti electromotorul, se poate cupla doar motorul cu combustie internă iar acumulatorul se încarcă rapid.

Revenind la motivele care au condus la dezvoltarea automobilelor-hibrid, trebuie să ne amintim de câte ori am discutat fiecare dintre noi, în ultimul timp, despre consumul propriei maşini sau despre cel al maşinii mult visate. Dorinţa de a avea mai mulţi cai putere la dispoziţie implică un motor mai mare şi un consum pe măsură. Dar cu reacţii în lanţ în bugetul familiei. Privind lucrurile astfel, apariţia hibridelor este justificată. De exemplu, Honda Civic Hybrid, foarte asemănătoare cu modelul Civic obişnuit, are un motor pe benzină de 1,3 litri, cu 4 cilindri în linie, 8 valve şi un motor electric, împreună generând 85 CP. Consumul urban de carburant este de maximum 5 l/100 km, iar rezervorul de 52 de litri asigură o autonomie de 1.000 de kilometri! Toyota Prius se bucură de o putere de 110 CP cu un consum de benzină de sub 4 litri urban, iar SUV Lexus RH400 va avea o putere totală de 270 CP, cu un consum mediu de 8,5 l la 100 de km.

44


3. Utilizarea biocombustibililor Biocombustibilii, cum ar fi biodieselul, etanolul (alcool etilic), metanolul etc. sunt buni - însă doar în cantităţi mici. Să nu uităm că ei sunt obţinuţi din plante tehnice (gen rapiţă) pentru a căror cultură se folosesc imense resurse provenite din petrol: fertilizanţi, maşini agricole etc. şi dau un randament energetic redus (i.e. indicele de întoarcere a energie investite e mare) . De asemenea, cultivarea la scară mare a acestor plante s-ar face în dauna culturilor cerealelor - necesare pentru hrănirea unei populaţii globale din ce în ce mai numeroase... Altfel spus, chiar dacă cultivarea pe scară largă a unor asemenea culturi ar fi profitabilă (pe măsură ce preţul petrolului creşte) vor apărea probleme în ceea ce priveşte asigurarea cu prioritate a hranei populaţiei. Cu toate acestea la nivelul anului 2050 biocombustibilii lichizi alături de hidrogen şi energia electrică vor fi una dintre cele trei surse principale de energie. 4. Utilizarea energiei solare

În prezent se experimentează autoturisme care utilizează drept energie - energia solară. Energia solară este transformată în energie electrică cu ajutorul unor panouri voltaice. Tehnologia este limitată în prezent de suprafaţa foarte mare a panourilor voltaice necesare şi de capacitatea redusă de stocare a energiei electrice de către baterii. În plus, buna funcţionare este determinată de condiţiile meteorologice. Complicaţiile constructive şi parametrii improprii autoturismelor nu ne duc cu gândul la utilizarea acestui tip de energie în viitorii ani.

În anii care urmează este necesară o alocare masivă de resurse pentru construcţia de automobile care în prima instanţă să reducă masiv consumul de combustibil şi apoi să se poată găsi modalităţi de înlocuire parţială sau totală a acestuia. Dezvoltarea tehnologică va fi capabilă să rezolve marile probleme ale omenirii.

BIBLIOGRAFIE

1. Chimie – fizică generală2. Pile de combustie; S. Muscalu, V. Platon; Editura tehnică 19893. Ion Gosea; Automobilul electric alimentat cu pile de combustie, de la vis la realitate;

Buletinul AGIR nr. 4/206 octombrie – decembrie4. Ulm Ion Pavel; Avantajele autoturismului hibrid, AGIR5. Valeria Alexandrescu; Rezervele de Petrol, Gaze Naturale şi Cărbuni pe Glob6. Reviste; Quattroute, AutoShow

45


ENERGIA SOLARĂ ŞI MEDIUL AMBIANT .AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

MĂDĂLINA BURLACUCOORDONATOR:ING.EMILIA DIMITRIU

GRUP ŞCOLAR TEHNOLOGIC ,,DIMITRIE FILIPESCU”BUZĂU

Analizând diversele opţuni şi posibila lor utilizare în cadrul unei strategii a energiei solare este firesc să ne punem întrebarea care este corelaţia între dezvoltarea conversiei energiei solare pe scară planetară şi mediul înconjurător sunt cunoscute preocuparile intense actuale pentru evidenţierea efectelor nedorite ale producerii şi consumului de energie având la bază combustibilii fosili. Există în prezent o serie de probleme practic nerezolvate legate de distrugerea deşeurilor rezultate in activitatea energetică.Se impune astfel studierea atentă a impactului energeticii solare asupra mediului şi în primul rând asupra climei.Acest impact se poate traduce într-o serie de restricţii substanţiale asupra sistemelor de energie ale viitorului.În stadiul actual sunt conturate deja două căi principale prin care conversia şi utilizarea energiei,în general,poate provoca schimbări importante ale climei.

(depozit de zgură) Întâi este vorba de creşterea conţinutului de dioxid de carbon în atmosferă ca rezultat al arderii combustibililor fosili,creştere care poate conduce la ridicarea temperaturii medii în atmosferă şi la modificari climatice.În al doilea rând este vorba de evacuarea unor mari cantitaţi de căldură în atmosferă,concentrate în zonele industrializate şi urbane. Urmarea acestei concentrări este apariţia unor aşa numite ,,insule de căldură’’ care influenţează puternic clima la nivel regional.

Există şi alte modalitaţi de modificare a climei cum sunt:modificarea vegetaţiei naturale,ale conversiei pădurilor în scopuri agricole sau ale suprafeţelor ocupate de apă prin crearea de lacuri artificiale sau prin amenajari complexe.

Tehnologiile de recuperare şi conversie a combustibililor fosili încep să devină tot mai costisitoare şi energia produsă e tot mai scumpă şi poluantă în timp ce tehnologiile energeticii solare prezintă avantaje pentru omenire.

46


Sisteme de energie solara folosite pe plan mondial:

Conversia solară termoelectrică Conversia energiei solare în energie mecanică prin ciclul termodinamic are ca scop utilizarea energiei solare pentru încălzirea şi vaporizarea fluidului de lucru,înlocuind astfel combustibilii clasici. Pentru prima dată în istoria energeticii,centrala electrică solară care a debitat energie electrică pe o reţea naţionala a fost construită în Franţa la Odeillo in munţii Pirinei.Ea funcţionează pe principiul transformării energiei solare cu ajutorul unui concentrator parabolic al captatorului solar,obţinand o putere de 65 de Kw.

Conversia fotovoltaică Este un procedeu care constă în conversia energiei solare în energie electrică pe baza fenomenului fotovoltaic ce are la bază generarea unei tensiuni electromotoare într-o homojoncţiune(dioda Schottky)sub acţiunea luminii.

. Conversia energiei termice a oceanelor

Energia termică poate fi captată atunci când există o diferenţă apreciabilă între temperatura de la suprafaţa apei şi cea din adâncurile oceanelor. Tehnologia care permite transformarea acestei surse în energie electrică există deja. Prin această tehnologie se încearcă folosirea energiei termice a oceanelor. Temperatura apei în ocean în diferite locuri variaza,iar între tropicul Racului şi tropicul Capricornului se observă o încălzire a apei pâna la 27°C.La adâncimea de 600 metri temperatura scade pâna la 2-3,5°C.Se captează apa caldă dintr-o zonă superioară a oceanului şi cu ajutorul amoniacului se antrenează o turbină ce o deplasează spre o zonă cu apă rece.O astfel de centrală poate furniza o putere de 200MW.Folosind apa caldă de la suprafaţă si cea rece de la fund, se vor produce de două ori mai multă energie decât este necesar pentru a satisface necesităţile lumii.

Bioconversia Bioconversia resturilor agricole este o biotehnologie bazată pe prelucrarea fermentativă a produselor lignino-celulozice şi include mai multe etape: pregătirea substratului,inocularea substratului cu melasă, colectarea carpoforilor ciupercii, prelucrarea exterioară a substratului pentru obţinerea condimentelor în nutreţuri.

Centrale solare orbitale Este ceva ipotetic deocamdată,centrala constând din unul sau mai mulţi sateliţi.Folosind celule solare convertesc lumina solară în energie electrică şi apoi o transmit printr-o antenă de energie sub formă de microunde. Avantajul de a avea celule solare în spatiu,de pe Pamant,este instalarea din cauza consistenţei de iluminat şi lipsa condiţiilor atmosferice (nori, ploaie, etc ..), care reduc fluxul de energie în celule. Evident, principalul dezavantaj este costul ridicat de transport în orbită a sateliţilor şi a infrastructurii.Ideea unor astfel de sateliţi s-a născut la sfârşitul anului 1968, dar a apărut imposibilitatea de a transmite în mod eficient puterea generată de satelit spre Pământ. Problema de transmitere a Pământului a fost rezolvată în 1974, când lui Peter Glaser i-a fost acordat brevetul numărul 3781647. Acest brevet a descoperit o metodă de transmitere a energiei din spaţiu pentru Pamant, folosind microunde şi o antenă specială numită rectenna. Glasser a lucrat pentru Arthur D. Little Inc, ca parte a îndatoririlor sale ca

47

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Rectenna&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhi0vb5VsUrqvGShSvEjfBCW5p3uYw

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/1974&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhhSUkeG0VdqcI2p43DU2TcAD9KobQ

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/1968&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhh00IRQ-bmc3P-rfyUDdjjZ96s_pQ

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Orbita_(astronomia)&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhgwTtEdW3LRV4pqAJJxeOrvtWXJ0A

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Microonde&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhh5gWAl3FXjfQw4C23METVTcw-FSQ

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Sole&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhiT8c3mTdHnldX-InWHrt0vu224Lg

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Cella_fotovoltaica&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhiTQovFEMkrccx53d3uXmvYyULWFA

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Satellite_artificiale&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhhiWcOnBRvsuAATTAIf49-ITZYTmw

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/Centrale_elettrica&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhjSgOD_Ab6OrsmJ8uL_yyPR0rmO8w


vicepreşedinte. NASA iniţial a fost interesată în acest tip de aplicaţii şi,de fapt, în 1972 a fost acordat unui număr de patru companii de studiu a acestor infrastructuri de spaţiu.

Efectele posibile ale introducerii sistemelor de energie solară pe scară largă conform lucrării ,,Prezentul şi viitorul energiei solare”de academicianul Mircea Maliţa sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Variaţia parametrilor fizici Implicaţii climatice

1.Conversia solara termo-electrică CSTE-albedo 30%÷22%-28%din radiaţia incidentă se transformă în electricitate.-creşterea rugozităţii suprafe-ţei panoului-scade porozitatea suprafeţei

-creşterea precipitaţiilor-modificări ale fluxurilor de energie şi vapori de apă între suprafaţă şi atmosferă-schimbări ale înnourărilor şi vânturilor

2.Conversia fotovoltaica-scăderea subtanţială a albedo-ului-creşterea rugozităţii suprafe- ţei panoului -modificarea porozităţii

-aceleaşi implicaţii ca la punctul anterior

3.Conversia energiei termice a oceanelor CETO-scăderea temperaturii la suprafaţa apei-creştera temperaturii la adâncime cu 1-3° C

-scăderea temperaturii aerului în zonă-schimbări ale brizei marine

4.Bioconversia CBM-variaţii de albedo,evapo-transpiraţie,hidrologiei locale,temperatura solului

-modificarea precipitaţiei şi a temperaturii aerului cu efecte probabile pe scară largă-contaminarea atmosferei ca urmare a combustiei biomasei

5.Centrale solare orbitale CSO-ionizări ale atmosferei prin trecerea fascicolelor de microunde

-fluxuri suplimentare de căldură în atmosferă-perturbări prin introducerea corpurilor de rachetă şi arderilor

Bibliografie:

48

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/1972&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhjyaK9T9azaufHeopLKZ-jcUh8Ghw

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/NASA&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhi-ivXldGG-Xzn_W7eHAhzpUyzrjw

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/File:Solardisk.jpg&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhiiTCHzL9T_nN8q2Qq0b9JozYAssQ

http://74.125.39.113/translate_c?hl=ro&sl=it&u=http://it.wikipedia.org/wiki/File:Suntower.jpg&prev=/search%3Fq%3DCENTRALE%2BSOLARE%2BORBITALE%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dro%26sa%3DN&usg=ALkJrhi4625B8nk1xId1A5o26pDtna8j3w


1.,,Prezentul şi viitorul energiei solare” de academici- an Mircea Maliţa şi colaboratorii.Editura Academiei Republicii Socialiste Romania 2.,,Bazele fizice ale conversiei energiei solare” de C.de Sabata.Editura Facla 3.www.google.ro www.wikipedia.ro

49


SOARELE- RESURSA VIITORULUIING. CATANĂ ANA GABRIELA

COLEGIUL TEHNIC “ION CREANGĂ” TG. NEAMŢ

Energia curentă este generată prin utilizarea combustibililor fosili. Peste 80% din energia lumii provine din surse fosile (conform Agenţiei Internaţionale de Energie), cum sunt petrolul, gazele naturale şi cărbunele, utilizarea lor fiind inerent descurajată, pentru că protejarea resurselor naturale este vitală pentru viitorul omenirii.

Cercetările actuale se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, mai puţin poluante şi mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc.

Relativa nerentabilitate a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie.

Energia solară

Radiaţia solară este radiaţia electromagnetică emisă de Soare având lungimi de undă din întregul spectru al undelor electromagnetice. Trecând prin atmosfera Pământului, o parte a radiaţiei solare este absorbită, încălzind aerul, o altă parte este împraştiată de moleculele aerului, vaporii de apă, pulberile din atmosferă (constituind radiaţia solară difuză), dar cea mai mare parte ajunge pe suprafaţa Pământului (constituind radiaţia solară directă).

Spectrul şi intensitatea radiaţiei solare difuze depind de natura particulelor întâlnite. Când atmosfera este curată sunt împrăştiate îndeosebi radiaţiile cu lungimi de undă mici, ceea ce explică albastrul cerului.

Intensitatea radiaţiei solare directe depinde de starea atmosferei şi de poziţia pe glob, având variaţii zilnice şi anuale în funcţie de mişcarea globului terestru, aceasta fiind cauza modificărilor de temperatură de la zi la noapte şi de la un anotimp la altul. Nivelul de insolaţie, reprezintă cantitatea de energie solară care pătrunde în atmosferă şi ajunge pe suprafaţa pământului. Această cantitate de energie solară variază în funcţie de latitudine, altitudine şi perioadă a anului. Nivelul de insolaţie este exprimat ca media zilnică/lunară/anuală în KWh/m2. Pentru România este prezentată în harta de însorire alăturată.Poate cel mai evident avantaj al energiei solare este acela că utilizarea ei nu produce poluarea mediului înconjurător, fiind astfel o sursă de energie curată. Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate

să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcţiune un sistem de conversie a energiei electrice convenţionale.

Practic, energia solară poate fi folosită să:- genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice) - genereze electricitate prin centrale electrice termale - genereze electricitate prin turnuri solare - încălzească blocuri, direct - încălzească blocuri, prin pompe de căldură - încălzească blocuri, prin cuptoare solare

50


Specialiştii în domeniu spun că energia solară nu are niciun dezavantaj, deoarece instalaţiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere. Instalaţiile solare sunt de doua tipuri: termice şi fotovoltaice. Instalaţiile termice ajută la economisirea gazului metan, în proporţie de aproximativ 75% pe an. Iar instalaţiile fotovoltaice produc energie electrică gratis (cu lumina soarelui).

Panourile solare fotovoltaice produc energie electrică 4 ore/zi (calculul minim se face în funcţie de orele de lumină din anotimpul de iarnă). Ziua, timp de patru ore, (iarna 1,5 ore) aceste panouri solare produc energie electrică şi, în acelaşi timp, înmagazinează energie în baterii, care este folosită de-a lungul nopţii, la casele izolate, fără legatură la reţeaua electrică naţională.

Energia solară este folosită în unele state cum ar fi Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuiţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea steliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc.

Promovarea producerii energiei electrice şi termice din surse regenerabile de energie (SRE) în

România are un rol foarte important în protecţia mediului, creşterea independenţei economice faţă de importurile de petrol şi gaze naturale prin diversificarea surselor de aprovizionare de energie, reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră şi respectiv combaterea schimbărilor climatice, utilizarea unor resurse locale de energie, dezvoltarea unor noi sectoare de afaceri.

România a fost una dintre primele ţări candidate la Uniunea Europeană care a implementat în legislaţia naţională prevederile Directivei 2001/77/CE privind promovarea producerii de energie electrică din SRE. Cadrul legislativ naţional stabileşte că ponderea energiei electrice produse din surse regenerabile la consumul naţional brut de energie electrică urmează să ajungă la 33% până în anul 2010.

Dispozitive de captare a energiei solare:

1. Panourile solare

Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescută datorită transferului de căldură. Energia transferată fluidului purtător este numită eficienţă colectoare instantanee. Panourile solare au în general una sau mai multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de căldură şi pentru a putea obţine o eficienţă cât mai mare. În general, sunt capabile să încălzească lichidul colector până la 82C cu un randament cuprins între 40 şi 80%.

Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru încălzirea apei şi a locuinţelor. Acestea înlocuiesc acoperişurile locuinţelor. În emisfera nordică, ele sunt orientate spre sud, în timp ce în emisfera sudică sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate panourile depinde de latitudinea la care se găseşte instalaţia respectivă. În general, pentru dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt înclinate la un unghi egal cu latitudinea la care se adună sau se scad 15 şi sunt orientate spre sud respectiv nord.

În plus, panourile solare folosite la încălzirea apei sau a locuinţelor prezintă pompe, senzori de temperatură, controllere automate care activează pompele şi dispozitivul de stocare a energiei. Aerul sau chiar un lichid pot fi utilizate ca fluide în sistemul de încălzire solară şi un acumulator sau un rezervor cu apă, bine izolate, sunt folosite de obicei ca medii de stocare a căldurii..

2. Captatoare de energie

Pentru aplicaţii cum sunt aerul condiţionat, centrale de energie şi numeroase cereri de căldură, panourile solare nu pot furniza fluide colectoare la temperaturi suficient de mari pentru a fi eficiente. Ele pot fi folosite ca dispozitive de încălzire în prima fază, după care temperatura fluidului este apoi crescută prin mijloace convenţionale de încălzire. Alternativ, pot fi folosite colectoare mai complexe şi mai scumpe. Acestea sunt dispozitivele care reflectă şi focalizează razele solare incidente într-o zonă mică de captare. Ca rezultat al acestei concentrări, intensitatea energiei solare este mărită şi temperatura care poate fi atinsă poate ajunge la câteva sute sau chiar câteva mi de grade Celsius. Această captatoare trebuie să se mişte după cum se mişcă soarele, pentru a funcţiona eficient şi dispozitivele utilizate se numesc heliostate.

51


3. Celule fotovoltaice

Celulele solare făcute din cristale de silicon, arsenicat de galiu şi alte materiale semiconductoare, transformă direct radiaţia solară în electricitate. Prin conectarea unui număr mare de celule fotovoltaice, costul electricităţii fotovoltaice a fost redus la 30 de cenţi/KWh, adică de două ori mai mare decât rata pe care oraşele mari din Statele Unite o plăteau pentru electricitate în 1989.

Aceste dispozitive stau la baza unor aplicaţii care variază de la sisteme simple şi până la sistemele cele mai complexe.

Între 1984 şi 1991 au fost construite în sudul Californiei nouă uzine ce folosesc panourile solare cu o capacitate totală de 354 Mwe. Cu toate că a fost redus costul pentru instalarea acestei tehnologii de la 6000$/KMe la 3000$/KMe, de-a lungul acestei perioade, compania care a construit aceste uzine a dat faliment în 1991, când subvenţiile guvernului pentru reînnoirea acestor tehnologii au fost retrase. Astăzi uzinele funcţionează sub un management sigur.

Captatoarele solare tot mai avansate fac posibilă captarea unei călduri solare din ce în ce mai ridicate. Se preconizează că aceste tehnologii vor conduce la o scădere a costurilor de generare a electricităţii. Temperaturile până la 400C sunt captate cu ajutorul panourilor solare. Captatorul solar colectează temperaturi între 400C şi 1500C, iar celulele fotovoltaice reuşesc să capteze temperaturi peste 1500C.

Există dispozitive solare utilizate pentru încălzirea, răcirea şi iluminarea clădirilor. O parte dintre acestea au la bază designul arhitectural, care exploatează resursele solare în scopul încălzirii sau răcirii construcţiilor. Ele folosesc însăşi clădirea pereţii, acoperişurile, ferestrele pentru a capta, depozita şi distribui energia solară. În ultimul deceniu în Statele Unite au fost construite sute de mii de astfel de clădiri.

Răcirea pasivă este un mijloc care asigură confortul în lunile călduroase. Se utilizează elemente ale clădirii pentru a reduce transferul de căldură prin acoperiş, pereţi şi pentru a ventila şi răcori spaţiile interioare. Răcirea solară poate fi obţinută folosind energia solară ca o sursă de căldură într-un circuit de răcire. O componentă a sistemului de răcire solară, numită generator, cere o sursă de căldură. Pentru că este nevoie de temperaturi de peste 150C, pentru ca dispozitivele de absorbţie să funcţioneze eficient sunt preferate captatoarele de energie în locul panourilor solare, pentru aceste dispozitive de răcire.

O altă importantă aplicaţie a înaltei temperaturi obţinute de aceste colectoare de energie este cuptorul solar. Cel mai mare cuptor solar, localizat la Odeillo în Munţii Pirinei, în Franţa, foloseşte 9600 de reflectoare cu o arie totală de aproximativ 1860m2 pentru a produce temperaturi de circa 4000C.

Dispozitivele solare de încălzire a apei sunt o altă aplicaţie ce au o largă răspândire în lume. Există 4,5 milioane de astfel de dispozitive în Japonia şi 600.000 de dispozitive în Israel. În Cipru, peste 90% din locuinţe prezintă asemenea dispozitive. În ţările aflate în curs de dezvoltare, în special cele din Asia şi Africa, deşi dispozitivele de încălzire a apei nu sunt foarte utilizate, perspectivele înmulţirii lor sunt mult mai mari decât în ţările industrializate. Aceste aprecieri au fost făcute pe baza faptului că, în regiunile tropicale, temperaturile sunt mult mai ridicate în comparaţie cu cele din regiunile temperate. Mai mult decât atât, gazele naturale nu pot fi procurate atât de uşor pentru uzul casnic, în multe regiuni, şi de aceea sunt mult mai des folosite astfel de tehnologii. Astfel, dezvoltarea acestor dispozitive ar duce la scăderea consumului de energie electrică şi creşterea, în acelaşi timp, a consumului de energie solară, fapt ce ar fi mult mai economic şi eficient pentru economiile acestor ţări.

20 de producători şi distribuitori de astfel de dispozitive operează în 10 ţări din Africa de Sud. Există ţări unde chiar guvernele au intervenit pentru promovarea unor astfel de tehnologii, ca de exemplu în Cipru, însă există şi ţări unde guvernele nu susţin construirea acestor dispozitive solare, cum este, de exemplu, Malta.

Celulele fotovoltaice reprezintă o soluţie tentantă pentru alimentarea cu energie electrică a unor amplasamente izolate. În acest sens, principalele măsuri ce trebuie luate constau în coborârea costului celulelor fotovoltaice la preţuri acceptabile pe piaţa energetică.

Pe plan internaţional s-au făcut şi se fac studii şi cercetări prin care se urmăreşte realizarea unei armonii între construcţie şi mediul ambiant şi, de asemenea, se urmăreşte realizarea unor construcţii ecologice. Se pot da ca exemple în acest sens Programul casei verzi, în Marea Britanie; Locuinţa în armonie cu mediul sau Ecocity, în Japonia; Planul verde, în Canada; Ecologia şi construcţia, în Franţa. Sectorul de construcţii – şi în special cel de locuinţe – este un mare consumator de energie, din care două treimi sunt folosite pentru încălzire, ventilare, climatizare şi apă caldă de consum şi o treime este folosită pentru iluminat, răcire, aparate casnice, etc.

52


Politica socială dusă în raport cu asigurarea mediului ambiant, respectiv a armoniei între construcţie şi mediu, trebuie să aibă în vedere, printre altele, şi aspecte legate de calitatea confortului. În străinătate, în special în ţările avansate, se fac anchete care au un caracter tehnic, sociologic şi medical. Întrebările puse subiecţilor se referă atât la ansamblul construcţiei în raport cu mediul ambiant, cât şi la condiţiile de confort asigurate atât la locul de muncă, cât şi la domiciliu. Aceste anchete au arătat că, în majoritatea cazurilor instalaţiile ce folosesc energia solară asigură confortul termic în proporţie de 7075%, fără a periclita mediul ambiant.

Una dintre cele mai eficiente metode de a include tehnologia ecologică într-o locuinţă este utilizarea sistemelor solare pentru încălzirea apei.

Un astefel de sistem solar reduce cu până la doua treimi necesitatea folosirii metodelor tradiţionale de încalzire a apei. Minimalizează costurile pentru electricitate sau pentru combustibilii folosiţi în încalzirea apei, reducând impactul asupra mediului.

Aceste sisteme sunt de doua feluri : active şi pasive, cele active fiind cele mai utilizate.

Sisteme active de încălzire solară

Încălzirea solară activă utilizează sisteme colectoare care convertesc radiaţia solară în căldura necesară încălzirii apei menajere. Colectoarele sunt panouri cu suprafeţe negre (pentru a absorbi radiaţia), vitrate, bine izolate şi orientate în aşa fel încât să optimizeze cantitatea de energie absorbită. Pentru a micşora pierderile de căldură şi a mări temperaturile de lucru se tratează special suprafeţele vitrate ce pot fi transformate relativ uşor în lentile de tip Fresnel (plate) pentru concentrarea radiaţiilor incidente.

Un colector solar este plasat pe acoperiş sau într-un loc în care va avea acces la lumina solară directă. În momentul în care colectorul este destul de fierbinte, un termostat porneşte o pompă, care recirculă un fluid, numit fluid de transfer termic, prin colector. Pe urmă, fluidul fierbinte este direcţionat spre rezervor, încălzind apa.

Mai recent, cercetătorii americani au dezvoltat un nou tip de celulă solară mai performantă şi mai ieftin de fabricat.

Spre deosebire de marea majoritate a celulelor solare de astăzi care sunt scumpe deoarece sunt fabricate pe bază de siliciu din semiconductori anorganici, celulele solare rezultate din aceste cercetari vor fi mult mai ieftine şi accesibile deoarece vor fi realizate din semiconductori organici, semiconductori pe bază de polimeri. În aceste celule solare vor fi folosite doua tipuri de polimeri: unul cu deficit de electroni, un polimer organobor şi unul bogat în electroni, un polimer tiofen.

Polimerii organobor şi tiofen sunt lanţuri de molecule realizate din molecule de carbon, bor, sulf şi hidrogen. Atunci când sunt conectaţi aceşti polimeri organobor şi tiofen care au proprietăţi electrice diferite se creează o joncţiune p-n moleculară esenţială în producerea de electricitate. În lanţul de molecule vor fi încorporate molecule capabile să absoarbă aproape întregul spectru de lumină vizibilă, de la aproximativ 400 nanometri (lumina violetă) la 750 nanometri (roşu).

O celulă solară va conţine aproximativ o mie de trilioane de molecule de polimeri dispuse pe o suprafaţă de un centimetru pătrat. Noua tehnologie de fabricaţie va permite realizarea de panouri solare uşoare şi flexibile şi mult mai ieftine faţă de cele actuale.

Studiile şi cercetările continuă şi ceea ce se poate spune despre sursele regenerabile de energie este faptul că, pe plan mondial, investiţiile făcute de unele state, sunt destul de modeste în momentul de faţă, întrucât atât investiţiile în aparatura de conversie (energie termică, energie electrică, etc.), cât şi cheltuielile de exploatare a instalaţiilor realizate sunt încă destul de ridicate.

Până la cucerirea cosmosului, care reprezintă o sursă inepuizabilă de energie, omenirea încearcă să se limiteze la resursele pe care le pune la dispoziţie planeta noastră şi, de asemenea, încearcă să exploateze la maximum energiile solară, eoliană, geotermală.

53


BIBLIOGRAFIE:

Revista Ştiinţă şi Tehnică, Bucureşti, 2007 Revista Descoperă, Bucureşti, 2008 http://www.ecosun.ro http://www.cosmosul.ro http://www.e-referate.ro http://www.e-twinning.com

54


ENERGIA GEOTERMALĂALEXANDRU CĂLINSILVIA GHELEŞIAN

GRUPUL ŞCOLAR “VALERIU BRANIŞTE” LUGOJ

Criza petrolului îi determină pe specialiştii în sisteme energetice alternative să găsească surse de energie fiabile care să acopere cât mai multe dintre necesităţile oamenilor. Una dintre cele mai promiţătoare tehnologii producătoare de energie de astăzi se bazează pe utilizarea energiei geotermale.

Specialiştii europeni în energii alternative arată că producerea energiei termice din surse geotermale e mult mai eficientă decât orice altă sursă regenerabilă precum soarele, vântul sau biomasa. În plus, datorită faptului că energia geotermală nu are impact negativ asupra mediului, ea este mult mai ieftină comparativ cu alte surse.

Energiile verzi înregistrează emisii reduse de dioxid de carbon, ori noua politică UE se concentrează pe reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 20% până în anul 2020. Dacă nu începem acţiuni care să vizeze reducerea acestor emisii, în anul 2030 ele vor fi cu 25-90% mai mari faţă de nivelul actual, iar creşterea temeperaturii globale va fi de 0,2º C pentru fiecare din următoarele trei decade, atingând astfel o creştere de 1-6ºC pâna în anul 2100. Energia geotermalǎ reprezintă căldura conţinută în fluidele şi rocile subterane. Este nepoluantă, regenerabilă şi poate fi folosită în scopuri diverse: încălzirea locuinţelor, industrial sau pentru producerea de electricitate.

Energia potenţială geotermală a pământului depăşeşte energia produsă de toate resursele de ţiţei şi gaze naturale din lume. Pompele geotermale pot fi utilizate aproape oriunde în lume, deoarece necesită mici diferenţe de temperatură între două puncte, suficient de apropiate.

Rezervoarele geotermale, care se găsesc la câţiva kilometri în adâncul scoarţei terestre, pot fi folosite pentru încălzire directă, aplicaţii ce poartă numele de utilizare directă a energiei geotermale. Oamenii au folosit izvoarele calde încă de acum câteva mii de ani, pentru furnizarea apei de îmbăiere sau gătit. Astăzi, apa izvoarelor este captată şi utilizată în staţiunile balneare.

În sistemele moderne, se construiesc fântâni în rezervoarele geotermale şi se obţine un flux continuu de apă fierbinte. Apa este adusă la suprafaţă printr-un sistem mecanic, iar un alt ansamblu o reintroduce în puţ după răcire, sau o evacuează la suprafaţă.

Aplicaţiile căldurii geotermale sunt foarte variate. Ele includ încălzirea locuinţelor (individual sau chiar a unor întregi oraşe), creşterea plantelor în sere, uscarea recoltelor, încălzirea apei în crescătorii de peşti, precum şi în unele procese industriale, cum este pasteurizarea laptelui.

Primii trei metri ai scoarţei terestre au o temperatură constantă de 10°-16°C. Precum într-o peşteră, temperatura aceasta e puţin mai ridicată decât a aerului din timpul iernii şi mai scazută decât a aerului vara. Pompele geotermale se folosesc de această proprietate pentru a încălzi şi răci clădirile.

Pompele geotermale sunt compuse din trei părţi: unitatea de schimb de căldura cu solul, pompa termică propriu-zisă şi sistemul de alimentare cu aer. Unitatea de schimb este un ansamblu de ţevi aranjate în spirală, îngropat în partea superioara a scoarţei terestre în apropierea clădirilor. Un fluid - de regulă apa sau o soluţie de apă şi antigel - circulă prin ţevi şi absoarbe sau cedează căldura solului.Iarna, pompa transmite caldura acumulată de fluid în cadrul sistemului de alimentare cu aer. Vara, procesul este inversat, iar caldura eliminată din interiorul clădirii poate fi folosită la încalzirea apei, constituind o sursa gratuită de apă caldă.

Asemenea utilaje folosesc mult mai puţină energie comparativ cu sistemele clasice de încălzire şi sunt mult mai eficiente pentru răcirea locuinţelor. Pe lângă faptul că economisesc energie şi bani, ele reduc poluarea.

Energia geotermală are un potenţial uriaş pentru producerea de electricitate. Aproape 8000 MW sunt produşi de-a lungul mapamondului. Tenhologia de azi utilizează resursele hidrotermale, dar, în viitor, poate vom putea folosi căldura conţinută în adâncul scoarţei terestre în roci uscate, sau chiar cea din magmă.Temperatura în interiorul scoarţei pământeşti în Europa creşte conform imaginii alăturate.

55

http://adtarget.adbureau.net/accipiter/adclick/CID=000006390000000000000000

http://adtarget.adbureau.net/accipiter/adclick/CID=000006390000000000000000


Situaţia energie “verde” din România

56


Potenţialul energetic al surselor regenerabile de energie din România, în conformitate cu studiile de specialitate, este următorul:SURSA DE ENERGIEREGENERABILĂ

POTENŢIALUL ENERGETIC ANUAL

ECHIVALENT ECONOMIE ENERGIE (MII TEP)

APLICAŢIE

Energie solară:- termică- fotovoltaică

60x106 GJ 1.200 GWh

1.433,0 103,2

Energie termicăEnergie electrică

Energie eoliană 23.000 GWh 1.978,0 Energie electricăEnergie hidro 40.000 GWh

6.000 GWh 516,0

Energie electrică

Biomasa 318x106 GJ 7.597,0 Energie termică

Energie geotermală 7x106 GJ 167,0 Energie termică

Potenţialul geotermal total al Pământului este de aproximativ 13.000 ZJ pe an, din care aproximativ 2000 de ZJ ar putea fi utilizaţi pentru producerea energiei electrice cu ajutorul centralelor geotermale, în momentul de faţă. Aceasta în condiţiile în care necesarul energetic al întregului glob pe parcursul unui an nu depăşeşte 0.5 ZJ. Aşadar, dacă am ajunge să utilizăm doar 0.25% din acest potenţial, nu ar mai fi deloc nevoie de cărbune, plutoniu, petrol şi gaz pentru producerea energiei electrice. Însă în prezent doar aproximativ 1% din necesarul energetic al globului era acoperit de surse geotermale. Aşadar, utilizăm 0.0025% din potenţial.

Centralele geotermale au ca scop unic captarea energiei geotermale emisă de Pământ. Principiul de funcţionare este simplu: se injectează prin crăpături apă sub presiune la câţiva kilometri adâncime, în zonele calde ale scoarţei terestre, apa iese pe altă parte încalzită sub formă de aburi, care sunt apoi transformaţi în electricitate. Ciclul se reia prin pomparea apei acum răcite.

Printre dezavantajele centralelor geotermale se numară creşterea instabilităţii solului din zonă, putând fi cauzate chiar şi cutremure de intensitate redusă. În plus, zonele cu activitate geotermală se răcesc după câteva decenii de utilizare, deci nu se poate vorbi de o sursă infinită de energie, dar cu siguranţă avem de-a face cu surse regenerabile. O explicaţie pentru răcirea zonelor cu activitate geotermală ar fi şi faptul că centrala geotermală instalată este prea mare pentru capacitatea de încălzire a zonei respective.

Printre avantajele centralelor geotermale se numără faptul ca energia rezultată este curată pentru mediul înconjurator şi regenerabilă. În plus centralele geotermale nu sunt afectate de condiţiile meteorologice şi ciclul noapte/zi. Energia geotermală este şi mai ieftină de obicei decât cea rezultată din combustibilii fosili.În funcţie de temperatura înregistrată la sursele hidrogeotermale (valorificate prin foraj şi extracţie) din România, geotermia de „joasa entalpie“ se înregistrează la ape de adâncime (cu temperaturi cuprinse între 25ºC şi 60ºC) şi, respectiv, geotermia de temperatură medie („ape mezotermale“), cu temperatura de la 60ºC până la maximum 1250 C. Resursele geotermale de joasă entalpie se utilizează la încălzire şi la prepararea apei calde pentru consum, în imobile rezidenţiale (locuinţe), anexe industriale, terţiare – servicii (birouri, spaţii de învăţământ şi educaţie, spaţii comerciale şi sociale, spitale etc.) sau constructii agrozootehnice (sere, solarii, ferme pentru cresterea animalelor s.a.).

Limita economică de foraj pentru ape geotermale nu depăşeste, în general, 3.300 m şi a fost atinsă numai în anumite zone (de exemplu, bazinul geotermal Bucureşti Nord sau perimetrele Snagov – Baloteşti). În anul 1990, în România se aflau în exploatare curentă 64 de sonde, pentru utilizări locale diverse, precum asigurarea încălzirii şi apei calde la ansambluri de locuinţe, clădiri cu destinaţie publică sau industriale, construcţii agrozootehnice etc. În prezent se află în funcţiune aproximativ 75 de sonde de tip hidrogeotermal, în zone geografice diferite, iar potenţialul energetic exploatabil în condiţii economice depăşeşte 100 mii tep/an. Energia echivalentă produsă şi livrată utilizatorilor conectaţi la capul de exploatare al sondei depaşeşte 30 000 tep, cu un grad mediu de folosire anuală a potenţialului maxim de peste 20%.

57

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_power


În etapa actuală se află în conservare sau rezervă un numar relativ ridicat de sonde cu potenţial energetic atestat. Materialele şi echipamentele utilizate în ţară au un grad ridicat de uzură fizică şi morală (schimbătoare de căldură neperformante, nivelul avansat de coroziune, înfundări, depuneri, conducte şi vane din oţel fără izolaţie termică, fiabilitate redusă etc.). Durata de exploatare a instalaţiilor în funcţiune este mai mare de 20 ani, iar gestiunea energetică (sistemul de facturare a energiei livrate – utilizate) se înregistrează în regim pauşal, cu baza de calcul prin citire periodică a parametrilor la gura sondei, cu aparatura de tip industrial (lipsă de contoare de căldura şi aparatură de precizie ridicată).În România, gradul de valorificare a surselor de energie de origine geotermală este redus, cauza principala fiind determinata de lipsa unui suport financiar corespunzător, care nu favorizează dezvoltarea acestui sector energetic cu efecte economico-financiare superioare.

Utilizarea apei geotermale constituie o opţiune viabilă atunci când agentul extras la suprafaţă asigură o alimentare a sistemului la debit constant, iar variaţia necesarului de energie la consumator în diferite perioade ale anului nu este mare. Sistemul recomandat este cel cu mai multe puţuri active, dintre care unele să fie de repompare. Avantajele acestui sistem, pe lângă energia asigurată, sunt conservarea rezervei de apă şi conservarea presiunii stratului de apă. În SUA, din energiile obţinute din surse regenerabile, 5% proveneau din sursa geotermală şi 1% din sursa solară. Exploatarea apei geotermale trebuie să se realizeze prin utilizarea pompelor submersibile. La alegerea pompei corespunzatoare se au în vedere: înălţimea de pompare, temperatura maximă a apei, debitul de apă şi puterea motorului electric.Până în 2010, europenii vor să-şi dubleze producţia de energie electrică obţinută din căldura Pământului, mult mai ieftină şi mai ecologică.

Bibliografie

1. Bococi D.: Utilizarea industriala a energiei geotermale. Elemente de proiectare, modernizare si conducere a sistemelor de utilizare complexa, Editura Universitatii din Oradea, 2005.

2. Gavrilescu O.: Utilizarea industriala a energiei geotermale. Puncte termice, Editura3. Universitatii din Oradea, 2005.4. Antal,C., Gavrilescu,O., s.a., (2000): Utilizarea energiei geotermale. Conversia energiei5. geotermale în energie electrică, Editura UniversităŃii din Oradea, 2000.6. Maghiar T. ,Gavris M., Antal C., Popa M., Gavrilescu O. (1988): Centrala electrică geotermală.7. Maghiar, T. (1995): Surse noi de energie, Editura UniversităŃii din Oradea, 1995.

58


BIOMASA – POTENŢIAL ENERGETIC URIAŞ

Prof. ANA CHISĂLIŢĂ, GŞ ENERGETIC NR.1, TÂRGU JIU

Prof. MARIA MAGDALENA ŞCHIOPU, ŞC.GEN. TEODORA LUCACIU, VULCAN

Nu mai este un secret pentru nimeni faptul că era petrolului se apropie de sfârşit; din păcate cea a surselor de energie regenerabilă este încă departe de a-şi face simţită prezenţa. Dintre acestea, biomasa reprezintă un potenţial energetic uriaş.

Biomasa reprezintă partea biodegradabilă a produselor, deşeurilor şi reziduurilor din agricultură (substanţe vegetale şi animale), silvicultură şi industriile conexe, precum şi partea biodegradabilă a deşeurilor industriale şi urbane.

La ora actuală, energia biomasei provine în cea mai mare parte din elementele solide, precum aşchiile de lemn, rumeguş sau unele deşeuri menajere.

Ca sursă de energie, biomasa prezintă multe avantaje. Ea poate fi folosită atât pentru producere de energie termică, cât şi producere de energie electrică; ponderea deosebită o reprezintă biomasa vegetală.

Biomasa de origine vegetală este constituită din toate substanţele biologice care, datorită procesului de fotosinteză clorofiliană, înmagazinează energia de la soare şi o transformă în anhidridă carbonică saturată în masa biologică.

De obicei, plantele au în compoziţia lor 75% glucide (celuloză şi hemiceluloză) sau zaharide şi 25% lignină.

Apa din sol şi bioxidul de carbon din atmosferă participă la procesul de obţinere a glucidelor (zaharidelor). În acest context, energia soarelui, folosită la fotosinteză, o găsim înmagazinată în structura biomasei.

Biomasa este resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe pământ, ea fiind totodată şi prima formă de energie utilizată de om odată cu descoperirea focului. Oamenii s-au încălzit arzând lemne (combustibil biogenerabil), sau ulterior au descoperit cărbunii, petrolul gaze naturale (combustibil fosil).

Avantajul combustibililor hidrogenerabili constă în faptul că au nevoie de o perioadă de timp foarte scurtă pentru a se regenera faţă de combustilii fosili care se regenerează în milioane de ani.

În ultimele sute de ani, omenirea a exploatat intensiv combustibilii fosili (cărbune, petrol, gaze naturale), ceea ce a dus la un aport major de bioxid de carbon în atmosferă. Din acest motiv, oamenii de ştiinţă recomandă folosirea combustibililor biodegradabili proveniţi din biomasa proaspătă.

Biomasa proaspătă poate fi prelucrată în următoarele moduri:- prin ardere pentru a obţine energie termică;- prin presare sau peletizare pentru a obţine brichete sau peleţi de combustibil solid;- prin distilare pentru a obţine combustibil lichid;- prin fermentare pentru a obţine biogaz.

Un kg de biomasă proaspătă poate produce energie pentru a funcţiona:- un bec de 60W timp de 2 ore şi 20 minute;- un televizor de 80W timp de 1 oră şi 15 minute;- un fier de călcat de 1000W timp de 10 minute.

În prezent, în Vestul Europei, proporţia de biomasă primară transformată în sursă de energie depăşeşte 10%, pe când la noi în ţară nu depăşeşte 1%.

Se apreciază că România are un potenţial energetic ridicat în biomasă, evaluat la aproximativ 7600 mii tone echivalent petrol pe an, adică aproximativ 19% din consumul de resurse primare la nivelul anului 2000. Aproape jumătate din suprafaţa arabilă a României, adică aproximativ 4 milioane de hectare, nu este cultivată şi ar putea deveni subiectul unor investiţii profitabile în materie primă pentru biocombustibil. Peste 50 de plante şi arbori se pot folosi ca biomasă. Culturile de rapiţă, soia, floarea-soarelui, dar şi resturile vegetale (paie, coceni) sunt un potenţial energetic de biomasă. De asemenea, exploatările forestiere, fabricile de cherestea şi de prelucrarea lemnului produc o mare cantitate de deşeuri lemnoase.

După timpul de obţinere, biomasa este de două feluri: de generaţia I-a şi generaţia a II-a.

59


Din categoria biomasei de generaţia I-a fac parte: rapiţa, floarea-soarelui, arahidele, palmierul de ulei. Prin prelucrarea acestora se obţine un combustibil lichid cunoscut sub numele de bio-diesel, iar din culturile de porumb, grâu, sfeclă de zahăr un combustibil lichid denumit bioetanol.

La noi în ţară în judeţe Dobrogei se cultivă cele mai mari suprafeţe de rapiţă. O mare aprte din aceasta este procesată la Lehliu-Gară, unde compania Martifer din Portugalia a ridicat cea mai mare rafinărie bio din Europa, care furnizează bio-diesel în conformitate cu standardul european EN 14211 cu o producţie de 100 mii tone de biomasă pe an.

Folosirea biomasei de generaţia I, ridică şi unele probleme de etică, datorită folosirii acestor plante în detrimentul produselor alimentare.

Din categoria biomasei de generaţia a II-a fac parte deşeurile lemnoase de la exploatările forestiere, fabricile de cherestea sau prelucrarea lemnului. Utilizarea biomasei forestiere în scopuri energetice duce la obţinerea de combustibili solizi (brichete, peleţi), sau lichizi.

Peleţii sunt combustibili solizi, cu conţinut scăzut de umiditate, obţinuţi din rumeguş, aşchii de lemn sau chiar scoarţă de copaci, talaş şi prefabricate de lemn. Răşinile şi lianţii existenţi în rumeguş au rolul de a menţine peleţii compacţi. Peleţii au formă cilindrică şi sunt combustibili ecologici, neutrii la emisiile de CO2.

Terenurile puţin fertile, improprii culturilor agricole, pot fi folosite pentru culturi forestiere intensive, cu perioade de tăiere o dată la 10 ani.

Astăzi, cercetările se concentrează pe conversia biomasei în alcool, care ar servi drept carburant pentru suplimentarea sau chiar înlocuirea benzinei şi motorinei.

Metanolul produs prin distilarea lemnului şi a deşeurilor forestiere poate fi un carburant alternativ pentru transport şi industrie.

Biogazul este forma gazoasă a biomasei rezultat prin fermentarea materiilor organice, precum apele uzate sau bălegarul.

Biomasa, ca sursă de energie alternativă, contribuie în prezent cu 14 % la consumul mondial de energie primară. Deşi biomasa este una dintre principalele resurse de energie regenerabilă din România, în prezent, în ţara noastră ponderea din energia verde o constituie resursele hidro.

La producerea alcoolilor se adaugă şi biogazul, gaz cu o putere calorifică unică. Biogazul este forma gazoasă a biomasei rezultat prin fermentarea materiilor organice, precum apele uzate, reziduurile celulozice de fructe şi legume.

Spre deosebire de biomasa forestieră, care este disponibilă pe toată perioada anului, biomasa agricolă este disponibilă de obicei numai o anumită perioadă din an. Biogazul rezultat din bălegar se foloseşte de regulă la încălzirea locuinţelor, dar purificat şi comprimat poate fi folosit şi la alimentarea maşinilor agricole.

Utilizarea deşeurilor animale sau industriale la folosirea biogazului duce şi la eliminarea gunoaielor, deci la diminuarea poluării mediului.

Astăzi există o amplă activitate de utilizare a biomasei pentru producerea de energie electrică pe plan mondial, atât din punct de vedere al politicii energetice a Uniunii Europene, cât şi din punct de vedere al reducerii emisiilor de CO2.

Tehnologiile moderne de valorificare energetică a biomasei presupun arderea directă a ei sau obţinerea de combustibili lichizi sau gazoşi. Gazefierea biomasei prezintă avantajul obţinerii unui gaz combustibil “curat” – gazogenul.

Utilizarea gazogenului la producerea de energie electrică este posibilă în turbine de mică şi medie putere, folosite la producţia locală de energie electrică şi termică, cu grad redus de poluare şi înalt de eficienţă.

O problemă deosebită apărută la folosirea biogazului în turbinele cu gaz, o reprezintă purificarea acestuia deoarece produsele arderii – sulful, metale alcaline – acţionează direct asupra ajutajelor şi paletelor turbinei. Menţionăm, în aceeaşi ordine de idei, acţiunea depunerilor de gudroane. Toate acestea duc la scăderea randamentului la aproximativ 30%.

Pentru a mări randamentul la aproximativ 40%, se elimină condensarea gudroanelor prin ridicarea temperaturii gazului peste 6000C şi se purifică acesta, reducând sulful şi compuşii acestuia la maxim 1mg/Nm3 şi compuşi de metale alcaline la maxim 0,1mg/Nm3.

Costurile energiei produse din biomasă este ridicat, fiind necesară subvenţionarea de stat. Astăzi asistăm din ce în ce mai mult la creşterea competitivităţii economice în comparaţie cu tehnologiile clasice. Astfel, producerea de energie pe bază de biomasă în SUA a ajuns la 5%, iar în unele ţări din Europa, precum Austria, Finlanda, Suedia, la 9%.

60


Strategia de dezvoltare energetică a României pe termen mediu prevede utilizarea de tehnologii curate, eficiente şi sigure, bazate pe resurse regenerabile de energie, între care biomasa are prioritate. Până în anul 2010 se prevede o producţie de energie electrică de 190MWh şi o producţie de energie termică de 3250tep prin utilizarea biomasei.

BIBLIOGRAFIE[1] Biomasa, o sursă de energie regenerabilă aflată la răscruce – Energie @ EcoNews[2] Posibilităţi de utilizare a gazelor provenite din biomasă în instalaţii cu turbine cu gaz – ing. Oprea Ion[3] Lehliu-Gară – capitala biodieselului din Europa - @EcoNews[4] Biomasa şi combustibilii regenerabili – Info Business

61


ENERGIILE REGENERABILE –SOLUŢII PENTRU VIITOR

ELEV:CIOATĂ DENISPROF. COORDONATORI: MUNTEANU NICOLETA

GRUPUL ŞCOLAR “VASILE SAV” ROMAN- NEAMŢ

1. Energiile regenerabile - Caracterizare generalăEnergia regenerabilă se referă la forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale regenerabile. Astfel, energia luminii solare, a vânturilor, a apelor curgătoare, a proceselor biologice şi a căldurii geotermale pot fi captate de către oameni utilizând diferite procedee. Sursele de energie ne-reînnoibile includ energia nucleară precum şi energia generată prin arderea combustibililor fosili, aşa cum ar fi ţiţeiul, cărbunele şi gazele naturale. Aceste resurse sunt, în chip evident, limitate la existenţa zăcămintelor respective şi sunt considerate în general, ne-regenerabile. Dintre sursele regenerabile de energie fac parte:

- energia eoliană, energia solară, energia apei, energia hidraulică, energia mareelor energia geotermică, energie derivată din biomasă: biodiesel, bioetanol, biogaz. Toate aceste forme de energie sunt valorificate pentru a servi la generarea curentului electric, apei calde, etc. Investiţiile globale anuale în energia regenerabilă au crescut în ultimii ani de la 39 de miliarde de dolari în 2005 la 55 de miliarde de dolari în 2006. Pentru anul 2007 investiţiile au atins un nivel de 100 miliarde dolari. Conform unei directive a Uniunii Europene, statele membre trebuie să amestece treptat combustibilul tradiţional utilizat în transport cu biocombustibil, astfel încât, până în 2010, biodieselul să reprezinte 5,75% din motorina de pe piaţă, urmând ca, în 2020, ponderea să crească la 20%.

1.1 Energia eolianăEnergia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. Vânturile sunt

formate din cauză că soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate.

Se crede că potențialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita ca 12,7% din suprafaţa Pamântului (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu șase turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau in considerare îmbunătățirea randamentului turbinelor și a soluțiilor tehnice utilizate.

Investițiile anuale în energia regenerabila au depășit la sfârșitul lui 2007, pentru prima oară în istorie, o sută de miliarde de dolari, iar anul trecut au fost alocate 66 miliarde de dolari pentru dezvoltarea tuturor tipurilor de energie regenerabilă. În top se află energia eoliană, se arată intr-un raport al Rețelei Internaţionale de Energie Regenerabilă (RIER), citat de Reuters. Vântul, soarele sau apa constituie cele mai importante surse din care se poate obține energia regenerabilă.

Energia eoliană este principala destinaţie a fondurilor investite, în condiţiile în care capacitatea de energie regenerabilă reprezintă aproximativ 6% din producţia totală de energie, la scară mondială. În ceea ce priveşte România, necesarul de investiţii pentru producerea de energie regenerabilă în perioada 2003 - 2015 este estimat la 2,7 miliarde de euro.

1.2 Energia solarăEnergia solară reprezintă o sursă de energie reînnoibilă care este direct produsă prin lumina si

radiația solară. Mai exact, este energia radiantă produsă în Soare ca rezultat al reacțiilor de fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ prin spaţiu în cuante de energie numite fotoni, care interacţionează cu atmosfera și suprafața Pământului.

Dintre toate sursele de energie care intră în categoria surse ecologice și regenerabile, energia solară se remarcă prin instalațiile simple care necesită costuri reduse pentru producerea unor temperaturi de aproximativ 100°C, temperatura folosită pentru încălzirea apei, fiind cu peste 40 grade peste temperatura mediului ambiant, de aceea se pot folosi la încălzirea apei menajere sau a clădirilor. Tehnologia

62


echipamentului pentru instalațiile solare de încălzire a clădirilor este deja destul de bine pusă la punct în țări precum Japonia, SUA, Australia, Israel, Rusia, Franţa, Canada și Germania.

Poate cel mai evident avantaj al energiei solare este acela că utilizarea ei nu produce poluarea mediului înconjurător, fiind astfel o sursă de energie curată. Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct in energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcțiune un sistem de conversie a energiei electrice convenționale.

Specialiștii în domeniu spun că energia solară nu are nici un dezavantaj, deoarece instalațiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere. Instalațiile solare sunt de două tipuri: termice și fotovoltaice. Instalațiile termice ajută la economisirea gazului metan, în proporție de aproximativ 75% pe an. Iar instalațiile fotovoltaice produc energie electrică gratis (cu lumina soarelui).

Panourile solare fotovoltaice produc energie electrică 4 ore/zi (calculul minim se face în funcție de orele de lumină din anotimpul de iarnă). Ziua, timp de patru ore, (iarna 1,5 ore) aceste panouri solare produc energie electrică și, în același timp, înmagazinează energie în baterii, care este folosită de-a lungul nopții, la casele izolate, fără legatură la rețeaua electrică națională.

Dacă am exploata la maximum întregul potențial solar din România am putea substitui în această formă aproximativ 50% din volumul de apă caldă menajeră sau 15% din cota de energie termică pentru încălzirea curentă.

1.3 Biomasa, o sursă de energie regenerabilă Folosită atât pentru obţinerea de curent electric, cât şi a agentului termic pentru locuinţe, energia

extrasă din biomasă ridică, mai nou, probleme de etică, întrucât în multe zone ale lumii e nevoie mai degrabă de hrană, decât de combustibili.

Biomasa este ansamblul materiilor organice nonfosile, în care se înscriu: lemnul, pleava, uleiurile şi deşeurile vegetale din sectorul forestier, agricol şi industrial, dar şi cerealele şi fructele, din care se poate face etanol. La fel ca şi energiile obţinute din combustibilii fosili, energia produsă din biomasă provine din energia solară înmagazinată în plante, prin procesul de fotosinteză.

Lemnul,înaintea cărbunelui În ultimele câteva sute de ani, omul a exploatat biomasa mai ales sub formă de cărbune. Acest

combustibil fosil a rezultat în urma unor transformări chimice îndelungate. Combustibilii fosili sunt constituiţi din aceleaşi elemente chimice (hidrogen şi carbon) ca şi biomasa proaspătă. Cu toate acestea, ei nu sunt consideraţi surse de energie regenerabilă din cauza timpului îndelungat de care au nevoie pentru a se forma. În aceeaşi situaţie se află şi gazele naturale şi petrolul.

Şi deşeurile conţin energie Deşeurile alimentare şi cele industriale, apele uzate şi deşeurile menajere sunt surse specifice de

biomasă. Aceasta se prezintă sub formă solidă, lichidă sau gazoasă şi poate avea nenumărate aplicaţii. La ora actuală, energia biomasei provine în cea mai mare parte din elemente solide, precum aşchiile de lemn, rumeguşul, unele deşeuri menajere, dar şi din elemente lichide, între care se numără în primul rând detergenţii proveniţi din coacerea lemnului în industria papetăriei.

Biomasa prezintă multe avantaje ca sursă de energie. Ea poate fi folosită atât pentru producerea de electricitate, cât şi pentru obţinerea de energie termică. Dar aici intervine problema poluării. Ultimele studii arată că arderea deşeurilor produce mult prea mult dioxid de carbon şi, prin urmare, ce se economiseşte pe o parte se pierde pe alta.

Biomasa, şansă pentru dezvoltarea rurală Biomasa, ca sursă de energie alternativă, contribuie, în prezent, cu 14% la consumul mondial de

energie primară. Pentru trei sferturi din populaţia globului ce trăieşte în ţările în curs de dezvoltare, biomasa reprezintă cea mai importantă sursă de energie. Obiectivul propus în Cartea Albă a Comisiei Europene pentru o Strategie Comunitară "Energy for the future: renewable sources of energy" presupune

63


ca aportul surselor regenerabile de energie al ţărilor membre ale Uniunii Europene să ajungă la 12% din consumul total de resurse primare până în 2010.

România trebuie să încurajeze investiţiile în surse alternative de energie, pentru ca ponderea energiei electrice produse din resurse alternative să ajungă la 33% până în 2010. Deşi biomasa este una dintre principalele resurse de energie regenerabilă ale României, în prezent ţara noastră îşi obţine cea mai mare parte din energia verde care provine din resurse hidro. Exploatarea biomasei câştigă însă tot mai mult teren şi la noi. Biomasa poate asigura cu uşurinţă peste 20% din necesităţile energetice ale ţării. Altfel spus, resursele funciare existente si 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%. În România, biomasa ar putea acoperi aproape o cincime din consumul total de resurse primare sau 89% din căldura necesara încălzirii locuinţelor si preparării hranei în mediul rural, numai prin consumul de reziduuri si deşeuri vegetale.

Biogaz din deşeuri organice Biogazul este un produs al fermentării anaerobe a produselor organice. Tehnologiile biologice de producere a gazelor combustibile folosite în prezent în multe ţări de pe glob tind să dezvolte acţiunea unor microorganisme, cu scopul de a se obţine o biomasă bogată convertibilă în metan.Biomasa înmagazinează energie solară, prin procesele de fotosinteză ale plantelor din care provine.Descompunerea biomasei de origine vegetală sau animală se realizează în natură prin organisme unicelulare (microorganisme), fără a fi necesar nici un aport energetic. Biogazul obţinut prin descompunerea pe cale aerobă a deşeurilor conţine 50–90 % gaz metan (CH4), 10–40 % CO2 şi 0–0,1 % H2S şi are o compoziţie comparabilă cu a gazului metan brut. Conversia biologică a radiaţiei solare prin intermediul fotosintezei furnizează anual, sub formă de biomasă, o rezervă de energie evaluată la 3 x 1021 J/an, ceea ce înseamnă de zece ori cantitatea totală de energie consumată pe plan mondial în fiecare an. Concluzii

Să realizăm un calcul sumar al cantităţii de biogaz, puterea calorifică rezultată şi cât din cantitatea de biomasă realizată anual la nivelul globului ar putea asigura consumul mondial actual de combustibil consumat.

Cantitatea de reziduuri colectate zilnic (stradale, menajere, pieţe, parcuri etc.) se cifrează la o medie de 0,8 kg·loc./zi; rezultă 300 kg·loc./an.

Considerând o localitate care are 1 milion de locuitori, cu această medie rezultă 300 000 t/an reziduuri colectate. Se recuperează direct 35 % (metale, hârtie, sticlă, plastic, textile) şi 65 % se folosesc pentru producerea biogazului, adică aproximativ 200 000 t/an. Cu o medie de biogaz de 400 m3

N/t ar reieşi 800·106 m3

N/an, care, cu numai o putere calorifică de 3000 kcal/m3, ar produce 240 ·109 kcal/an.Socotind resturile care rămân după fermentare şi producerea biogazului la numai 40 %, adică 80 000

t/an şi utilizarea lor în încălzire la o putere calorifică de numai 2500 kcal/kg, rezultă 200·109 kcal/an.Însumate cu cele produse prin arderea biogazului, rezultă 440 ·109 kcal/an obţinute la o localitate cu 1

milion de locuitori, numai din reziduurile colectate într-un an. La o medie de 100 m3

N de gaz metan consumat într-o lună pe cap de locuitor, la 1 milion de locuitori rezultă un consum de 1,2 ·109 m3

N de gaz metan/an, care dă circa 900 ·109 kcal/an.Concluzia: folosirea biogazului obţinut, împreună cu arderea resturilor care rămân după fermentare,

rezultate din reziduurile colectate într-o localitate care are 1 milion de locuitori, ar reprezenta aproximativ 50 % din necesarul consumului anual de gaz metan !

Statistica mondială apreciază că, într-un an, în lume biomasa nefolosită de om se cifrează la circa 150 ·109 t. Considerând că 1 t biomasă uscată produce doar 300 m3 gaz metan (300 m3 gaz ≈ 1,25 barili ţiţei ≈ 250 kg combustibil convenţional), rezultă circa 2,5·106 kcal. Apreciind că numai 25 % din întreaga cantitate de biomasă se transformă în gaz metan, rezultă 50 ·109 barili ţiţei, adică 34 ·109 t/an ≈ 50 ·109 t cc. Iar dacă anual, pentru încălzire, se consumă la nivel mondial 9 ·109 t cc (dintre care mai mult de 65 % petrol şi gaze), înseamnă că numai 5 % din cantitatea de biomasă transformată anual asigură consumul actual de combustibil pe întreg globul.

Literatura de specialitate indică faptul că biomasa înmagazinează energie solară, prin procesele de fotosinteză ale plantelor din care provine. Conversia biologică a radiaţiei solare prin intermediul fotosintezei furnizează anual, sub formă de biomasă, o rezervă de energie evaluată la 3 × 1021 J/an, ceea ce înseamnă de zece ori cantitatea totală de energie consumată pe plan mondial în fiecare an.

64


2. APLICAȚII ALE SURSELOR ENERGETICE REGENERABILE

2.1 Casa ecologicăCe este o casă ecologică?

O casă ecologică este una realizată preponderent sau integral din materiale naturale. Pornind de la structura de rezistență, structura pereților, finisajele interioare și exterioare, până la învelitoare, se încearcă optarea materialelor naturale și ecologice.

Casa ecologică aduce avantaje pe termen lung, cum ar fi reducerea cheltuielilor de întreținere. În România s-au anunțat primele proiecte pilot de case ecologice

Casa ecologică reprezintă un concept nou și in Europa. Chiar dacă în România există de secole case din lemn sau chirpici, până la atingerea standardelor pe care le presupune o casă ecologică mai este mult. Aceasta este o casă în primul rând inteligentă. Casa ecologică aduce avantaje pe termen lung, cum ar fi reducerea cheltuielilor de întreţinere.

CaracteristiciCasa ecologică este un concept destul de nou și in Europa, este cu 20-30% mai scumpă decât una

tradiţională, dar acest lucru se recuperează în timp.O construcție ecologică, la fel ca una pasivă, se caracterizează prin faptul că nu elimină noxe, așa

cum se întâmplă în cazul unei construcții clasice. Noxele sunt generate de procesele de încălzire sau alte astfel de operațiuni generatoare de poluare. Casele ecologice se confundă de la un punct cu cele pasive, conceptele fiind oarecum asemănătoare. O casă pasivă își conservă foarte bine energia, având un transfer termic extrem de mic cu mediul înconjurător, în vreme ce o casă ecologică este prietenoasă și neintruzivă cu natura. Costurile la întreținere se reduc doar în cazul în care casa ecologica e și pasivă, adică nuelimină deloc noxe. În acest caz, întreținerea, comparativ cu o casă tradițională, poate scădea de la 450 de euro lunar, în cazul unei case obișnuite încălzite cu gaze, la 100 de euro anual, în cazul unei case pasive.

O altă caracteristică a casei ecologice este ridicarea ei cu materiale ecologice și reciclabile. La modul absolut, o casă ecologică este construită din materiale precum pământul presat, de exemplu, sau din materiale care sunt reciclabile și care nu au fost obţinute prin procedee sau procese ce au influențat negativ mediul înconjurător.

Construcția ecologică consumă cât mai puțină energie din punctul de vedere al energiilor interne, perfect controlate. Cu alte cuvinte, pe timp de vară nu este nevoie de consum de curent electric pentru a fi răcită, iar iarna este bine izolată. Ai sticlă foarte speciala prin care razele soarelui nu trec și produc efect de seră ca apoi efectul de seră să îl anulezi prin consumarea de curent electric pentru aerul condiționat. În plus, casa ecologică înseamnă umbrire rapidă când e cazul, circuit electronic cu autocelule în așa fel încât, imediat când apare soarele, anumite perdele se trag automat și soarele e reflectat.

Lemnul este materialul preferat și principal, de altfel, în cazul construcțiilor ecologice. În țările scandinave el a fost folosit ca material principal de construcție de mii de ani, datorită

calităților sale excepționale, atât din punct de vedere al rezistentei mecanice (pentru structură) cât și pentru izolația termică bună oferită, indiferent de climat.

În zilele noastre, pe continentul nord american, în Statele Unite și în Canada, casele individuale pe structura din lemn sunt larg răspândite. Stilul constructiv al acestora îmbină soluțiile simple cu cele moderne, conferindu-le numeroase avantaje față de casele din cărămidă sau față de cele din lemn masiv chiar.

Avantajele structurii din lemn includ o rezistenţă la seisme de peste 8,5 grade Richter, datorită elasticității materialului și un timp de execuţie redus.

Preţurile sunt, de asemenea, avantajoase, ajungând cu până la 30% mai mici decât pentru o casă convenţională.

65


Pereții sunt de obicei de tip sandwich. Aceste sisteme permit obținerea unei izolații termice ridicate.

Schiţa casei din figura de mai sus, ilustrează posibilitatea de a instala un număr de tehnologii regenerabile la aceeaşi clădire. Totul depinde de mărimea casei, orientarea acesteia, mărimea grădinii şi prezenţa locuinţelor adiacente. Pentru oamenii care trăiesc la ţară sau în sate mici, ar fi uşor să instaleze una sau mai multe din aceste surse. Pentru cei care locuiesc în oraşe vor fi mai puţine oportunităţi de aplicare a acestor tehnologii pe locuinţe individuale. Totuşi pentru grupuri mici de locuinţe, o schemă mică de încălzire comunală sau de generare a electricităţii poate fi mai posibilă şi ar putea fi mai ieftină decât instalarea de sisteme individuale pentru fiecare locuinţă în parte. Tehnologiile combinate sunt uzuale dar nu există nici un motiv pentru care ele să nu fie considerate decât din punctul de vedere al costului. Încălzirea solară a apei este mai comună în sudul Europei, biomasa în Europa Centrală şi de Nord. Pompele de căldură sunt instalate în toată Europa, cu sisteme reversibile în sud pentru răcire în timpul verii şi încălzire doar în nordul continentului. Turbinele eoliene şi panourile fotovoltaice sunt complementare datorită abundenţei soarelui în timpul verii şi a vântului în timpul iernii. Deci, e favorabilă instalarea ambelor sisteme, aceasta trebuind a fi făcută pentru maximizarea cantităţii de electricitate regenerabilă generate. Există unele sinergii între cele două tehnici, care vor conduce la o anumită economie de echipamente electrice.

Energie eoliană sau solară pentru casa de vacanţă sau cabanăUna din cele mai comune aplicaţii a energiei alternative este alimentarea cu energie electrică a unei case de vacanţă sau cabană, aflată într-o zonă fără acces la reţeaua publică. Pentru această aplicaţie se poate opta pentru alimentare folosind panouri fotovoltaice sau generatoare eoliene. Folosirea lor combinată este întotdeauna posibilă. Casa dispune de următoarele caracteristici de potenţial energetic:

- Energie solară timp de 4,5 ore pe zi; - Vânt continuu la 12m/s timp de 4 ore pe zi.Pentru deservirea acestor consumatori sistemul poate folosi panouri solare sau un generator eolian ( turbina eoliana) care trebuie sa producă tot necesarul de energie electrică. Aceşti consumatori au nevoie de 4 KWh pe zi timp de 7 zile pe săptămână sau putem considera aproximativ un consum de 124KWh/lună. Sistemul are o autonomie de 2 zile, adică poate furniza energia necesară timp de 2 zile chiar dacă nu avem nici un aport de energie de la panourile solare fotovoltaice sau turbina eoliană.

2.2 Sistem telecom izolat alimentat cu energie eoliană solarăFiabilitatea alimentării cu energie electrică a unui dispozitiv de telecomunicaţii important, este esenţială. O nouă aplicaţie a energiei alternative este alimentarea cu energie electrică a unui sistem telecom pentru furnizare acces internet, aflat intr-o zonă fără acces la reţeaua publică. Pentru această aplicaţie se poate opta pentru alimentare folosind panouri fotovoltaice si/sau generatoare eoliene. De foarte multe ori operatorii de televiziune prin cablu (CATV), sau furnizorii de internet (ISP) au avut dificultăţi tehnice uriaşe pentru instalarea unor echipamente în locaţii fără acces la reţea sau unde costurile instalării ei este foarte mare. Emiţătorul trebuie sa funcţioneze non-stop, 24h din 24 ore timp de 365 zile pe an, indiferent de condiţiile meteo si anotimp. Sistemul de alimentare trebuie să acopere integral consumul în timp de iarna si să nu producă întreruperi de energie.

- Locaţia dispune de următoarele caracteristici de potenţial energetic:

- Energie solară timp de 4 ore pe zi in timp de iarna;

66


- Vânt continuu la 12m/s timp de 4 ore pe zi.Pentru deservirea acestor consumatori sistemul va folosi panouri solare (sau o turbina eoliană ) care trebuie sa producă tot necesarul de energie electrică. Acest consumator are nevoie de 288Wh pe zi timp de 7 zile pe săptămână sau putem considera aproximativ un consum de 8,64KWh/lună. Sistemul trebuie să aibă o autonomie de 3 zile, adică poate furniza energia necesară timp de 3 zile chiar dacă nu avem nici un aport de energie electrică de la panourile solare fotovoltaice sau turbina eoliană.3. CONCLUZIISoarele, vântul şi căldura geotermală sunt surse de energie care nu riscă să fie epuizate în viitorul apropiat şi nu emit gaze cu efect de seră. Comisia Europeană a propus un pachet de legi în care propune ca energia regenerabilă să reprezinte până în 2020, 20% din consumul total de energie din UE. În martie 2007, Consiliul European a adoptat un plan energetic, de dezvoltare industrială şi abordare a schimbărilor climatice, în care propunea creşterea eficienţei energetice cu 20%, reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 20%, folosirea surselor de energie regenerabilă în procent de 20% din totalul de energie până în 2020 şi folosirea combustibililor biologici în procent de 10% din totalul de combustibili.În ianuarie 2008, Comisia Europeană a propus o directivă privind energia regenerabilă, electricitatea, sistemele de încălzire şi răcire şi combustibilii biologici. Textul Comisiei propune ca statele membre să prezinte planuri de acţiune naţionale, care să monitorizeze progresul fiecăruia către obiectivele individuale, reguli legate de garanţia originii energiei în sursele regenerabile şi un sistem de durabilitate a combustibililor biologici.Uniunea Europeană foloseşte energia regenerabilă în proporţie de 8,5% din totalul de energie (procentul variază în statele membre de la 0% - Malta - până la 39% - Suedia).Procentul vizat de 20% ar scădea emisiile de CO2 cu 600-900 de milioane de tone pe an şi ar reduce consumul de combustibil fosil cu 200-300 de milioane de tone pe an, conform Comisiei Europene. În acelaşi timp, acesta ar duce la crearea a un milion de locuri de muncă.

BIBLIOGRAFIE

1. Rusu, T., Bejan, M. Deşeul – sursă de venit. Editura MEDIAMIRA, Cluj-Napoca, 2006. 2. Fizeşanu Silvia, Cătuneanu T.,Gnandt Fr., Bejan M. Ştiinţă şi inginerie, vol. 5, „Creşterea calităţii vieţii prin realizarea de energie regenerabilă din deşeuri organice”, Editura AGIR, Bucureşti, 2004. 4. EcoMagazine5. Buletinul AGIR nr. 1/2007

67


BIOCOMBUSTIBILII, PETROLUL VERDECIOBANU ELENA

GRUP ŞCOLAR ENERGETIC NR.1 TÎRGU JIUŞCHIOPU MARIA

COLEGIUL ECONOMIC HERMES PETROSANIINTRODUCERE

Sursele de energie existente în prezent sunt combustibilii fosili (petrol, gaze naturale şi cărbuni), compuşi radioactivi sau alte surse (soarele, căderile de apă, vântul, mareele) care permit obţinerea de lucru mecanic şi căldură. Dintre acestea, petrolul şi gazele naturale sunt considerate ca fiind principalele surse energetice ale planetei,dar aceste surse naturale sunt epuizabile ireversibil. Estimările efectuate pe baza nivelului actual de consum şi al evaluărilor privind rezervele certe de combustibili fosili, arată că acestea ar putea fi utilizate încă 44 de ani pentru petrol, 62 de ani pentru gaze naturale şi 280 de ani pentru cărbune. Rezervele de combustibili fosili sunt repartizate neuniform pe glob, iar cantitatea exploatată creşte de la an la an.

Din aceste motive, dar şi din grija faţă de mediul în care trăim se caută surse alternative de energie şi se acordă o atenţie tot mai mare biocombustibililor,biocarburanţilor sau biomasei ,combustibililor obţinuţi din materii prime de natură organică, cuprinzând vegetalele terestre (culturi agricole de uz alimentar, pomi şi culturi destinate producerii de energie, plante industriale, nutreţuri) şi acvatice (algele, ierburile de mare), precum şi ansamblul de deşeuri şi reziduuri organice din agricultură, piscicultură, silvicultură, deşeuri municipale şi alte deşeuri.

CEI MAI IMPORTANTI BIOCOMBUSTIBILI Bioetanolul este definit ca alcoolul etilic de provenienţă naturală. Materiile prime utilizate în fabricarea

etanolului sunt:-materii prime glucidice (trestie de zahăr, sfecla de zahăr, sorgul zaharat, unele fructe )-materii prime amidonoase (porumbul, grâul, cartoful, maniocul);-materii prime lignocelulozice (lemnul şi alte materiale din plante fibroase).

Cea mai importantă sursă de obţinere a bioetanolului, din punct de vedere cantitativ, o reprezintă materiile prime lignocelulozice sub formă de deşeuri agricole (paie de cereale şi orez, bagasă – deşeuri de trestie de zahăr, fibre şi deşeuri de bumbac etc.), culturi erbacee destinate acestui scop, deşeuri industriale etc.Obţinerea bioetanolului din surse bogate în glucide este un proces ce are la bază fermentaţia glucidelor cu 6 atomi de carbon în etanol, cu ajutorul tulpinilor de drojdii, un proces relativ simplu; în schimb, transformarea materialelor lignocelulozice în glucide fermentescibile este un proces mai dificil. Disponibilitatea materiei prime constituie una din constrângerile majore actuale pentru a dezvolta fabricarea şi utilizarea acestui biocarburant. Ligninul, o componentă a materialului lemnos vegetal, oferă rigiditate şi putere plantelor, dar această barieră de protecţie face mai dificil procesul de obţinere a celulozei. Singurul mod viabil economic pentru etanol este obţinerea din porumb, dar este foarte costisitor. Astfel, drumul porumbului de la sămânţă la produsul finit, respectiv etanolul, este mult mai complicat. E nevoie ca terenurile sa fie arate, însămânţate, fertilizate şi apoi recoltate.

Beneficiile mediului în urma dezvoltării consumului de etanol sunt limitate. Astfel, întreg procesul de producere de la însămânţarea porumbului la distilarea lui efectivă şi obţinerea etanolului este cu foarte puţin mai ecologic decât producţia benzinei. Creşterea porumbului la un nivel atât de intens are nevoie de ajutorul pesticidelor si fertilizatorilor care produc pagube imense solului şi apei. Se apreciază că beneficiile economice rezultate în urma consumului de etanol sunt mari, numai în urma subvenţiilor acordate producătorilor Mai mult, producţia de etanol ar fi convenabilă atâta timp cât preţul porumbului va rămâne la un nivel redus, această condiţie începând să nu mai fie îndeplinită. Plantele modificate genetic ar putea fi soluţia pentru un etanol mai verde şi mai ieftin spun cercetătorii . Orice maşină poate funcţiona dacă în benzină se adaugă un procent mic de etanol. Însă pentru ca raportul benzina/etanol sa fie viabil economic, motoarele clasice trebuie sa sufere modificari importante.Marii producători de automobile din Statele Unite şi-au luat angajamentul ca până în 2012 jumătate din numărul total de vehicule comercializate să fie dotate cu astfel de motoare hibrid care vor funcţiona cu un combustibil format din 15% benzina si 85% etanol.Ca urmare a acestui fapt, la nivelul Statelor Unite producţia de etanol s-

68


a dublat în ultimii trei ani, ajungând la aproape 5 miliarde de galoane în 2006 (1 galon= 3.8 litri). În acest moment, în America exista 113 fabrici de etanol şi alte 78 se află în stadiul de construcţie

Biodieselul, este un combustibil cu caracteristici identice cu ale motorinei, dar, spre deosebire de aceasta, nu este un derivat al petrolului, ci este derivat din ulei vegetal sau grăsimi animale În general, uleiurile vegetale, sunt uleiurile de floarea soarelui, de soia, sau uleiul de rapiţă. Pentru a produce biodiesel din aceste uleiuri, este necesara o reactie chimica, care este denumita transesterificare. Din punct de vedere chimic, este un amestec de mono-alchil esteri ai acizilor graşi, obţinut în mod obişnuit prin reacţia de transesterificare a trigliceridelor cu un alcool inferior.Grăsimile reprezintă una dintre cele mai importante surse naturale de materii prime, având un avantaj deosebit prin faptul că ele se regenerează în procesul ciclic natural al plantelor, respectiv al animalelor, din care provin. Materiile grase sau grăsimile, din punct de vedere chimic, sunt esteri ai glicerinei cu acizi carboxilici saturaţi sau nesaturaţi, iar în unele cazuri cu hidroxiacizi, având un număr par de atomi de carbon. O altă denumire a grăsimilor este cea de lipide neutre. Compoziţia chimică a grăsimilor este determinată în principal de sursa naturală din care provin, precum şi de o serie de factori, ca de exemplu, procedeele de obţinere. Compoziţia în acizi graşi şi distribuţia lor în trigliceride este variabilă şi depinde de sursa naturală. De asemenea, este influenţată şi de o serie de factori printre care se pot menţiona: condiţiile de climă, de sol, de amplasare geografică, gradul de maturitate, iar pentru cele animale, de specia animală, de regimul alimentar, de sănătatea animalului, de localizarea depozitului de grăsime.

Tipul şi compoziţia acizilor graşi din materia primă determină o serie de proprietăţi ale biodiesel-ului obţinut. De exemplu, dacă materia primă conţine în principal acizi graşi saturaţi, biodiesel-ul obţinut din această materie primă va avea o cifră cetanică ridicată. (Cifra cetanică arată tendinţa spre aprindere a combustililor folosiţi în motoarele diesel, cu auto-aprindere. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât mai uşor se aprinde combustibilul. La combustibilii obişnuiţi, folosiţi la motoarele diesel, cifra cetanică variază între 35 şi 55). În schimb, dacă materia primă conţine preponderent acizi graşi nesaturaţi, cifra cetanică a biodiesel-ului obţinut va fi mai redusă. Temperatura de tulburare şi căldura de combustie, alte proprietăţi importante ale unui carburant, cresc odată cu numărul atomilor de carbon din acizii graşi şi pot menţiona: soia (boabele de soia – aproape tot biodiesel-ul fabricat în SUA este obţinut din soia), floarea-soarelui, seminţele de rapiţă (folosite în special în Europa), canola (o plantă asemănătoare rapiţei), uleiul de cocos (folosit în special în America de Sud), muştarul şi bumbacul. Iar ca materii grase de origine animală, grăsimi animale, grăsimile reziduale din industria de prelucrare a cărnii sau reziduri grase alimentare sau nealimentare. Cea mai mare parte a uleiului rezidual colectat restaurante, hoteluri, shaormerii, unităţi de tip fast-food sau fabrici de alune, este colectat în vederea reciclării lui.După ce este strâns de la restaurante, uleiul este depozitat şi transportat în recipiente speciale. Destinaţia o reprezintă, de cele mai multe ori, fabricile din Italia, Austria, Germania sau alte ţări din Uniunea Europeană, unde este folosit ca materie primăpentru obţinerea biodieselului.Legislaţia prevede o serie de obligaţii şi pentru persoanele fizice, care utilizează uleiul în bucătărie. Astfel, gospodinele ar trebui să depoziteze uleiul alimentar uzat în recipiente speciale pe care să le predea apoi gratuit firmelor specializate, deoarece dacă este prăjit timp îndelungat sau la temperaturi peste limită ori dacă nu este înlocuit la timp, poate duce la apariţia unor boli fatale, de exemplu prin dezvoltarea celulelor cancerigene. Uleiul alimentar, dacă este prăjit timp îndelungat sau la temperaturi peste limită ori dacă nu este înlocuit la timp, poate duce la apariţia unor boli fatale, de exemplu prin dezvoltarea celulelor cancerigene.Aruncat la chiuvetă un litru de ulei face ca un milion de litri de apă să devină nepotabilă, ceea ce echivalează cu cantitatea de apă pe care o consumă un om timp de 14 ani.Combustibilul biodiesel prezintă o serie de avantaje comparativ cu combustibilul diesel provenit din petrol, fiind mai puţin poluant, biodegradabil şi obţinut din surse regenerabile, reduce emisiile cu 50%, emisiile sale sunt neutre, este sigur (punctul de aprindere este de ± 170C º); este uşor de amestecat cu motorina obişnuită.

Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanţelor organice în mediu umed şi lipsă de oxigen. Componenţii de bază a biogazului sunt metanul şi dioxidul de carbon. Metanul se poate comprima şi folosi drept carburant pentru vehiculele care folosesc gazul natural. 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 organică este de circa 50%. Dintre alte componente putem menţiona plantele acvatice, algele, resturile animaliere etc. Biogazul necesită a fi prelucrat până la utilizare. De obicei este trecut prin separatoare speciale, unde metanul este separat de restul gazelor. Utilizarea biogazului

69


brut (preseparat) poate duce la intoxicare, deoarece restul gazelor pot fi toxice. Biogaz-ul se produce şi în mod natural, în zonele unde se acumulează reziduri animale, vegetale şi deşeuri menajere (ferme, gropi de gunoi, mlaştini) şi este deosebit de periculos dacă nu este colectat sau dispersat în aer, putând exploda în concentraţii de 5-15%. De asemenea metan-ul din biogaz contribuie semnificativ la crearea efectului de seră (efectul metan-ului este de aproximativ 20 de ori mai puternic decăt cel al dioxidului de carbon). 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.

TRANSFORMAREA BIOMASEI IN ENERGIE

Principalii constituienţi ai biomasei sunt hidraţii de carbon, amidonul, compuşii celulozici şi ligninele. Pentru ca resursele vegetale să poată contribui în mod esenţial la satisfacerea cererii în produse de bază trebuie respectate următoarele criterii:-resursele să fie în cantităţi suficiente pentru a răspunde cererilor pieţei;-tehnologiile aplicate să fie fiabile;-randamentele procedeelor să fie ridicate;-preţurile produselor obţinute să fie concurenţiale. Biomasa poate fi recoltată şi utilizată pentru obţinerea de alimente, materiale de construcţii sau combustibili. De asemenea, se poate descompune în mediul natural şi prin fosilizare, să conducă la obţinerea de combustibili fosili (petrol, cărbune, gaze naturale). Conţinutul de energie al biomasei poate fi utilizat prin arderea directă a acesteia sau prin conversia chimică în combustibili, urmată de arderea acestora. Biomasa are un rol foarte important de fixare a bioxidului de carbon din atmosferă. Aerul ambiant cu o concentraţie medie de 350 ppm bioxid de carbon reprezintă o rezervă importantă. O estimare a cantităţii totale de carbon conţinut în biomasa ce se acumulează anual este de 833x109 tone, din care 744x109 tone în păduri, 85x109 tone în plante cultivate sau sălbatice şi 4,5x109 tone, în plante acvatice. În ceea ce priveşte conţinutul de carbon al litosferei, acesta este repartizat între carbonaţii anorganici (99,9%), combustibilii fosili (0,05%) şi cei nefosili ( 0,02%).Cantitatea totală de energie consumată anual în toată lumea este de 321x1018 J. Dacă considerăm că energia solară captată de pământ are o intensitate de 220 W/m2 înseamnă că energia consumată de omenire este egală cu energia primită de la soare de doar 0,01% din suprafaţa terestră.Mecanismul cel mai eficient de captare a energiei solare la scară mare este creşterea biomasei. Cantitatea totală de carbon din biomasă poate produce o cantitate de energie de 110 ori mai mare decât necesarul de energie al omenirii.Dacă se utilizează o valoare medie de 16x109 J / tona de biomasă uscată pentru puterea calorifică a biomasei, rezultă că doar 8x109 tone de biomasă pot produce o cantitate de energie egală cu cea obţinută din arderea combustibililor fosili (286x1018 J). Se estimează că 171x109 tone de biomasă (cu un conţinut de 77x109 tone carbon) se fixează în pământ în fiecare an. În concluzie, biomasa poate fi considerată o resursă energetică foarte importantă care are două mari avantaje: este regenerabilă şi nu produce o creştere a concentraţiei de bioxid de carbon din atmosferă.Sunt foarte mulţi parametri care interacţionează, iar combinaţiile de procese posibile şi avantajoase economic sunt dependente de tipul de biomasă. De exemplu, în cazul unei alge marine („Macrocystis pyrifera”) care conţine 95% apă intracelulară nu este recomandabilă utilizarea unor procese termice de conversie. Lemnul, având un conţinut redus de umiditate, poate fi utilizat în procesele de conversie termică. În ceea ce priveşte suprafaţa necesară pentru cultivarea biomasei, aceasta nu este exagerat de mare. Principalele tipuri de procese de conversie ale biomasei pot fi clasificate în patru grupe:- fizice (măcinare, separare, uscare, brichetare etc.);- biologice-biochimice (fermentare: anaerobă, aerobă, alcoolică);- termice (combustie, piroliză, gazeificare, hidrogenare);- chimice (folosesc iniţial procese biologice şi biochimice care sunt apoi completate cu sinteze chimice; de

70


exemplu, sinteza biodiesel-ului).Din masa vegetală, sub diferitele ei forme se pot obţine biocombustibili, iar aceştia sunt benefici pentru mediul înconjurător, deoarece adaugă mult mai puţine emisii nocive în atmosferă (conţin şi oxigen în structura lor chimică cu efecte benefice pentru ardere şi emisiile de gaze de ardere) şi utilizează diferite deşeuri agricole ca resursă.Creşterea utilizării biocombustibililor va avea ca efect modificări atât privind biomasa utilizată drept materie primă, cât şi a tehnologiilor de transformare a acesteia în biocombustibili. Cu siguranţă, este foarte importantă folosirea şi în continuare a produselor agricole ca porumb, sfeclă de zahăr şi seminţe oleaginoase, dar trebuie să crească şi ponderea altor surse de materii prime, cum ar fi culturile destinate obţinerii de energie, biomasa lemnoasă, iarbă etc., deoarece materiile prime regenerabile au alte caracteristici fizico-chimice decât resursele fosile şi necesită tehnologii noi de prelucrare. 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.

BIBLIOGRAFIE:Ghe.Hubca, A. Lupu, C.A. Cociaşu,Biocombustibilii - biodiesel, bioetanol, sun diesel, Editura Matrix

Rom, Bucureşti, 2008N. Haneş, O.V. Bold, Gospodărirea resurselor secundare, Editura Infomin,Deva, 2006A. Demirbaş, Prog. Energy Combustion Sci, 2005

71


ENERGIA PE BAZA DE BIOMASA

CIORTAN MARINELA INSPECTORATUL ŞCOLAR JUDEŢEAN GORJ

POPESCU CONSTANTIN

Biomasa este reprezentată de: reziduuri din exploatări forestiere şi lemn de foc, deşeuri din industria de prelucrare a lemnului, deşeuri agricole, biogaz, deşeuri şi rezidiuri menajere. Valorificarea potenţialului energetic al biomasei ar putea să acopere aproximativ 70% din angajamentele Romaniei referitoare la aportul surselor regenerabile în energia total consumata.

Principalii biocombustibili care pot fi folosiţi în Romania sunt: bioetanolul, uleiurile vegetale, biodieselul, biogazul, biocombustibilii. Principalele surse de materii prime pentru biocombustibili sunt: uleiuri vegetale pentru productia de biodiesel, sfecla de zahăr sau sorgul zaharat, deşeurile organice, uleiuri comestibile uzate, deşeurile animale, gunoiul menajer, masa vegetală.

Biogaz-ul se produce şi în mod natural, în zonele unde se acumulează reziduri animale, vegetale şi deşeuri menajere şi este deosebit de periculos dacă nu este colectat sau dispersat în aer, putând exploda în concentratii de 5-15%. În funcţie de compuşii din descompunerea cărora a fost obţinut biogaz-ul concentraţia de metan variază între 50 si 75%. Metanul din biogaz poate fi comprimat în acelaşi mod ca gazul natural, caz în care se numeşte biometan.

Utilizarea resurselor energetice neconvenţionale şi exploatarea raţională a materiilor organice biodegradabile în scopuri energetice, constituie domenii prioritare pentru cercetarea ştiinţifică românească. Aplicarea si extinderea tehnologiilor de obţinere a gazelor combustibile, ca surse alternative de energie în microferme zootehnice şi gospodării ţărăneşti, asigură valoare de întrebuinţare deşeurilor biodegradabile, conduc la reducerea cheltuielilor administrative şi contribuie la reducerea dependenţei energetice a fermierilor faţa de sistemul energetic national.

Gazul produs în urma fermentaţiei anaerobe conţine metan, dioxid de carbon, cantităţi mici de hidrogen sulfurat, azot, hidrogen, metilmercaptani şi oxigen. Dintre acestea, doar metanul este un gaz combustibil, iar energia biogazului obţinut depinde de procentajul de metan pe care acesta îl conţine (poate varia între 55 şi 80%). Un biogaz care conţine 65% metan produce cca. 2000 Btu/m3.

În ferme se pot construi instalaţii simple, constând din lagune acoperite care pot produce biogaz folosit la încălzire sau pentru a produce curent electric.

Spre exemplu, un fermentator cu deplasare (cu curgere de tip piston, sau plug-flow) poate procesa în jur de 30 000 litri dejecţii/zi, cantitatea produsă de cca. 500 de vaci. Dacă biogazul este folosit pentru alimentarea unui generator, acesta poate produce mai mult curent electric şi apă caldă decât consumă ferma. Aproape orice material organic poate fi descompus cu producere de biogaz, cu condiţia respectării parametrilor optimi de fermentaţie.

Spre exemplu, în cazul sistemului de fermentaţie lichidă, parametrii optimi sunt: temperatura, 36 … 38oC; pH ideal, între 6,8 şi 7,2; raport optim de carbohidraţi – compuşi cu azot de 20–30:1 (C:N); substanţa uscată, 5–10%. Fermentaţia este un proces în patru etape: prima este hidroliza, urmată de acidifiere; sunt două etape rapide, apoi urmează două etape mai lente – acetifierea şi, în final, metanizarea propriu-zisă.

Instalaţie de producere a biogazului şi transformarea acestuia prin ardere în CO2, cu efect de seră de 21 ori mai scăzut decât al metanului.

72


Cele mai frecvente instalatii de biogaz de uz şi aplicaţie sunt asimilabile în 3 tipologii distincte, având fiecare trăsătura caracteristică specială şi de aceea fiecare este adaptată la diferite realitati ale firmei:

1) Instalaţia cu canal tip plug-flow sau flux cu piston

Carcteristici principale: acest proces de digestie anaerobă poate fi utilizat fie în tratamentul dejecţiilor zootehnice, fie în stabilizarea namolurilor obţinute din flotaţia dejecţiilor agrozootehnice. În cazul namolurilor din flotatie nu se va avea o separare a fazelor în digestor. În cazul dejecţiilor zootehnice al caror efect de separare a solidelor sedimentabile faţă de partea lichidă din dejecţii, datorată lipsei de agitatie în digestor, va provoca un efect avantajos de creştere a timpilor de retenţie a parţii solide faţă de partea lichidă. Acest fenomen, de fapt va permite îndepartarea mai rapidă din digestor a părţii lichide, care conţine subsţante prompt disponibile pentru digestie şi de sustragere din interiorul digestorului moleculele mai complexe pentru un timp superior, consimtind bacteriilor să distrugă şi de a le face disponibile pentru transformarea în biogaz. Solidele totuşi vor ajunge la secţiunea de ieşire din digestor exploatând efectul combinat al mişcărilor de urcare provocate de biogaz şi de prezenţa serpentinei de încălzire poziţionată în apropierea fundului digestorului, cu mişcarea de avansare provocată de poziţionarea, în secţiunea iniţială şi finală a digestorului, a tubulaturilor de introducere şi descărcare a dejecţiei proaspete şi digerate.

2) Instalatie cilindrică tip up-flow amestecat

Caracteristici principale: acest proces de digestie anaerobă utilizează dejecţiile aşa cum sunt (parte lichida + parte solida), aşadar digestorul, care în aceasta tipologie de instalaţie este de forma cilindrică, va fi dotat cu o instalaţie de amestecare cu elice, cu pompa de recirculare externă temporizată şi sistem cu deschizături de fund pentru a obţine mişcarea dejecţiei şi efectul up-flow şi rupere de crustă. Digestorul va fi alimentat zilnic cu dejecţie proaspată, în timp ce dejecţia digerată va ieşi după un timp mediu de şedere în bazin de aproximativ 20 / 25 zile.

3) Instalaţie tip super – flow pentru biomasa superdensa

73


Caracteristici principale: procesul de digestie anaerobă utilizează dejecţiile aşa cum sunt (parte lichidă + parte solidă), cu introducere de biomasa chiar şi în cantitaţi mari, peste limită de pompare. De regulă instalaţia prevede doi digestori, unul primar si unul secundar. Digestorul primar, de tip cilindric, este dotat cu un amestecator special, cu axe orizontale, care garantează amestecarea completă a dejecţiilor şi a biomasei. Digestorul primar este alimentat constant cu dejecţie proaspată şi biomasă, după un plan de încarcatură prestabilită în funcţie de compoziţiile şi caracteristicile diferitelor completări de adaos, în timp ce dejecţia digerată va ieşi după un timp mediu de şedere în bazin, de aproximativ 20-30 de zile pentru a fi transferat în digestorul secundar, amestecat la randul său şi în măsură să recupereze cantitatea reziduală de biogaz. Timpul de şedere în al doilea digestor se dovedeşte a fi de aproximativ 30-40 de zile pentru o şedere medie complexiva egală cu aproximativ 60 de zile.

Depurarea biogazului

Tratarea biogazului este esenţiala pentru a garanta functionare corectă a cogeneratoarelor.

În biogaz sunt prezente mici cantităţi de anumiţi compuşi care, din cauza proprietăţilor lor exitente sau de incombustibilitate, trebuie să fie eliminate pentru a favoriza un bun proces de ardere prin urmatoarele tehnici:

Filtrarea cu filtre de nisip sau pietris, necesară pentru a elimina solidele în suspensie care sunt în mod esenţial material organic, grăsimile şi eventualele spume înainte de aspirarea compresoarelor de recirculare sau a compresoarelor auxiliare ale cazanului sau ale motoarelor cu gaz;

Deumidificarea, temperatura biogazului la ieşirea din digestor este de cel putin 35º C cu un grad de umiditate ridicat care duce vaporii de apă prezenti la condensare, pentru care se predispun de-a lungul tubulaturilor puţuri de colectare a apei condensate. Dar pentru a evita formarea condensului în camera de ardere trebuie să se elimine în mod drastic umiditatea, utilizând de exemplu un utilaj de condensare compus dintr-un frigorifer cu expansiune directă, un schimbator cu legătură tubulară apa/biogaz şi un filtru cu coalescenta unde sunt condensaţi vaporii care vin apoi extraşi prin descarcare automată sau manuală;

Desulfurarea necesară pentru abaterea compusilor pe baza de sulf se poate desfăşura prin filtre chimice reumplute cu oxizi de fier care provoacă precipitarea compuşilor şi astfel, extracţia lor; prin turnurile de spalare care spală gazul în contracurent printr-un flux de apa şi oxid de fier; sau prin desulfurarea biologică emitand direct în digestor un procentaj de aer de aproximativ 5-10% din gaz, pentru a permite cepilor bacterieni speciali să pregateasca o reacţie de precipitare biologică a sulfului.

74


Dupa ce a suportat tratamentele necesare, biogazul poate fi utilizat în două modalităţi:a) doar pentru producţia de caldură;b) pentru cogenerarea de energie electrică şi caldură.Arderea pentru simpla producere de caldură: se utilizează instalaţii cu tehnologii simple; este

suficient un generator simplu de căldură pe gaz constituit dintr-un arzator, în care sunt din belşug combustibil şi comburant şi iese energia termică sub forma de flacară şi din schimbatorul de căldură, în care produşii arderii cedează căldura produsă printr-un fluid termovector. Biogazul este tratat ca gazul metan, în timp ce sunt realizate diferite modificari ale arzatorului pentru introducerea de gaz, amestecul combustibilului cu comburantul şi utilizarea de materiale mai rezistente la coroziune pentru schimbatorul de caldură şi arzatorul însuşi.

Cogenerarea pentru producerea simultana de energie electrică şi căldură: este producerea simultană de căldură şi energie mecanică imediat transformată în energie electrică, plecând de la aceeaşi energie primară. Acest sistem de producţie de energie permite o substanţială economisire energetică faţă de cazul producţiei separate ale aceloraşi cantitaţi de căldură de energie electrică / mecanică; se poate ajunge de fapt la a depaşi 90% din randament (30% din randamentul electric si 60% din randamentul termic).

Se utilizează două tipologii diferite de maşini:• motoare endotermice alternative• microturbinePentru cogenerarea cu motoare endotermice alternative se folosesc motoare care funcţionează

cu ciclu diesel modificat, constituite din urmatoarele componente: motor endotermic alternativ, care în afară de a produce energia mecanică este şi componentul

unde vine produsă energia termică; alternator, asincron pentru producţia de curent electric alternat trifazic; recuperator de căldură, compus dintr-un schimbator de căldură care recuperează caldura produsă

de întreg sistemul, atât din gazul din descărcare, cât şi din circuitul de răcire al motorului şi din uleiul de lubrifiere;

panou electric, care permite utilizarea energiei electrice produse şi interferenţa cu linia electrică naţională. Pentru cogenerarea cu microturbine se utilizează turbomaşini pe gaz de derivare aeronautică de

mici dimensiuni, cu urmatoarele componente principale: turbina cu gaz şi recuperator; sistem electric generator de curent; schimbator de caldură pe fumurile din descarcare; sistem de gestionare şi control.

Cedarea în reţea, pentru puteri mai mari de 50 Kw, este de regulă acceptată doar în tensiune medie.Cogeneratoarele pot funcţiona în funcţie de urmatoarele modalităţi:

în paralel cu reţeaua publică: este cedat reţelei firmei în legatură cu reţeaua externă toată energia produsă de motorul care funcţionează în regim constant la puterea maxima. Energia magnetizantă este total absorbită de retea, nu există probleme asupra eventualelor sarcini de varf şi controalele asupra energiei electrice produse sunt referitoare doar la tensiune şi la frecvenţa care trebuie să fie menţinute constante. Un inconvenient al unui astfel de sistem se verifică în cazul lipsei de curent electric în reteaua publică, în masura în care se stinge chiar şi cogeneratorul.

În insula independentă de linia electrică, tipică în locuri în care nu există linia publică, sau în cazul în care sunt individualizate utilizări separate de reţeaua firmei, de exemplu instalaţii de depurare. Este necesar să se aiba un generator autostimulant cu un motor de pornire pe baza de baterii. Această soluţie are avantajul de a garanta curentul electric în cazul lipsei de tensiune în reţeaua publică, dar prezintă două inconveniente sau necesitatea de a supradimensiona cogeneratorul în măsura în care trebuie să obţina puncte de pornire ale diferitelor utilităţi şi necesitatea de a predispune grupuri de continuitate în cazul prezenţei de circuite electronice sau de aparaturi care nu pot fi stinse deoarece la pornire va fi lipsită de curent pentru cateva secunde;

În stand-by: în cazul funcţionării normale cogeneratorul este conectat în paralel la reteaua publică, în cazul lipsei de tensiune cogeneratorul nu se stinge, ci continuă să funcţioneze, garantând curentul electric pe liniile privilegiate, decuplandu-se automat de la reţea, dar furnizând energia în funcţie de cererea utilităţii; în momentul reactivării de la reţeaua publică sistemul se conectează din nou întorcandu-se la funcţionarea în paralel.

75


Din aceste biomase, disponibile în prezent pe teritoriul nostru, se vor exploata doar în circa 120 de instalatii namolurile provenind din depuratoarele apelor reziduale urbane, în 7 instalatii partile organice ale reziduurilor urbane şi în unele instalatii reziduri din lucrările agro-industriale. În Italia norma şi facilităţile pentru producerea de energie electrică din energie alternativă ar trebui sa dea un nou impuls dezvoltarii instalatiilor de biogaz.

Este de dorit stimularea realizării sistemelor integrate anaerobe / aerobe pentru tratamentul unit al rezidurilor şi al rezidurilor organice urbane şi al altor biomase.

Introducerea în fermentator de subsţante vegetale cu un înalt conţinut de substanţă uscată comportă problematici tehnice de infruntat in mod specific din faza de proiect, fie în ceea ce priveşte dotările de încărcare a biomasei, fie pentru exigenţa sistemelor de fărâmiţare şi amestecare adecvate.

Energia produsă de surse alternative, în prezent la cererea producatorului, este retrasă de administratori de retea la pretul en-gross al energiei electrice cedate de catre cumparatorul unic de la firmele distribuitoare, deci posibilele destinaţii ale energiei produse sunt urmatoarele:1) Pe piaţă:

vânzând energia unui client final sau unui en-grossist prin contract bilateral vânzând energia la bursă

2) Să se solicite administratorului de retea la care este conectata instalatia, retragerea energiei electrice produse. Exista o conventie precisa stipulată de Federenergie, Enel Distribuzione, GRTN, Cumparator Unic şi asociaţia producatorilor care are scopul de a defini modalitatile tehnice, economice şi contractuale pentru preluarea energiei electrice.

BIBLIOGRAFIE 1. Aden, A., M. Ruth, K. Ibsen, J. Jechura, K. Neeves, J. Sheehan, and B. Wallace from National Renewable Energy Laboratory; L. Montague, A. Slayton, and J. Lukas from Harris Group – Seattle, Washington. “Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic Hydrolysis for Corn Stover. National Renewable Energy Laboratory Contract No. DE-AC36-99-GO10337. June 2002. NREL/TP-510-32438, pg. 5–36. 2. 2. Best P., “Doubts over ethanol’s feed cost effect”, Pig International. Vol. 36. No.5. June 2006, pg. 4. 3. 3. Bill C., “Corn’s food-feed-fuel race may spur other feedstuffs. Feed International. Vol. 27. No. 6. July 2006, pg. 4. 4. http://www.europa.eu.int/comm/energy/res/sectors/bioenergy-en.htm 5. Prof. dr. Cornelia VINTILĂ, Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară, Timişoara, Prelucrarea anaerobă a gunoiului de grajd, cu producere de energie electrică 6. ZECASIN S.A. Cercetari pentru obtinerea de biocombustibili 7. ing. Emil. Popa, ing. Adriana Muscalu, ing. Ion Alexandrescu INMA – Bucuresti, Gospodarii agricole taranesti 8. Buletinul AGIR nr. 3/2007 iulie-septembrie 75, Prelucrarea anaerobă a gunoiului de grajd, cu producere de energie electrică 9. http://www.rotaguido.it/index_ro.html

76


SURSE NECONVENTIONALE DE ENERGIE :ENERGIA EOLIANĂ , ENERGIA SOLARĂ ŞI ENERGIA VALURILOR

COMAN LENŢICAPROFESOR DE SPECIALITATE

GRUP ŞCOLAR DE INDUSTRIE ALIMENTARĂ ARAD

Energia regenerabilă se referă la forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale regenerabile. Astfel, energia luminii solare, a vânturilor, a apelor curgătoare, a proceselor biologice şi a căldurii geotermale pot fi captate de către oameni utilizând diferite procedee. Sursele de energie ne-reînnoibile includ energia nucleară precum şi energia generată prin arderea combustibililor fosili, aşa cum ar fi ţiţeiul, cărbunele şi gazele naturale. Dintre sursele regenerabile de

- energie fac parte :- energia eoliană- energia solară- energia apei: energia hidraulică si energia mareelor- energia geotermică- energie derivata din biomasa: biodiesel, bioetanol, biogazAceste forme de energie sunt valorificate pentru a servi la generarea curentului electric, apei

calde,etc .ENERGIA EOLIANĂ este generată prin transferul energiei vântului unei turbine eoliene. Vânturile

se formează datorită încălzirii neuniforme a suprafeţei Pământului de către energia radiată de Soare care ajunge la suprafaţa planetei noastre. Această încălzire variabilă a straturilor de aer produce zone de aer de densităţi diferite, fapt care creează diferite mişcări ale aerului. Energia cinetica a vântului poate fi folosită la antrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate . Unele turbine eoliene sunt capabile de a produce până la 5 MW de energie electrică, deşi acestea necesită o viteză constantă a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 kilometri pe oră. În puţine zone ale Pământului există vânturi având viteze constante de această valoare, deşi vânturi mai puternice se pot găsi la altitudine mai mare şi în zonele oceanice.

Avantajele energiei eoliene În contextul actual, caracterizat de creşterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei

din arderea combustibililor fosili , devine din ce în ce mai importantă reducerea dependenţei de aceşti combustibili.

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

Principalele avantaje ale energiei eoliene sunt : - emisia zero de substanţe poluante şi gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard

combustibili.- Nu se produc deşeuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de

deşeuri. - Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele

eoliene moderne a scăzut substanţial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalităţile negative inerente utilizării combustibililor clasici.

- În 2004, preţul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime faţă de cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora, deoarece se pun în funcţiuni tot mai multe unităţi eoliene cu putere instalată de mai mulţi megawaţi .

- Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate. Principalele dezavantaje sunt :

77

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_derivata_din_biomasa:_biodiesel,_bioetanol,_biogaz

http://ro.wikipedia.org/wiki/Gaze_naturale

http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune

http://ro.wikipedia.org/wiki/%C5%A2i%C5%A3ei

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_nuclear%C4%83


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Transfer_energetic&action=edit&redlink=1


- resursa energetică relativ limitată, inconstanţa datorită variaţiei vitezei vântului şi numărului redus de amplasamente posibile. Puţine locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.

- La început, un important dezavantaj al producţiei de energie eoliană a fost preţul destul de mare de producere a energiei şi fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii ani, însă, preţul de producţie pe unitate de energie electrică a scăzut drastic, ajungând, prin îmbunătăţirea parametrilor tehnici ai turbinelor, la cifre de ordinul 3-4 eurocenţi pe kilowatt oră

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

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

- Un alt dezavantaj al energiei eoliene este ca necesita service datorita uzurii.Dintre aplicaţiile practice ale energiei eoliene putem aminti :- Morile de vânt care se foloseau în secolul al VI lea în Persia ( actualul Iran). Spre deosebire de

tipul care mai târziu a devenit răspândit în vest, aceste mori de vânt aveau un ax vertical cu vele care se roteau pe suporturi orizontale. Pietrele de moara de la capătul inferior al axului măcinau cerealele pentru a obţine făina. Prima menţionare a unei mori de vânt în Europa se referă la cea din Bury St Edmunds din Suffolk, Anglia .Primele mori de vânt din Europa erau de tipul moară stâlp. Velele se roteau pe un plan aproape vertical, iar corpul morii de vânt era montat pe un stâlp central. O pârghie lungă, numită manetă de întoarcere, se prelungea în spate. Când direcţia vântului se schimba, morarul apăsa pe maneta de întoarcere pentru a roti din nou moara cu faţa spre vânt .Cu timpul, morarii ingenioşi au găsit căi de a folosi moara şi în alte scopuri, precum ridicarea sacilor de cereale. Olandezii au început să folosească morile de vânt pentru a drena apa de pe câmp. Un sistem consta dintr-o moară de vânt ce acţiona un mecanism asemănător cu o roată de apă, care scotea apa. Principalul dezavantaj al morilor de vânt este că, spre deosebire de roţile de apă, ele nu pot fi folosite dacă este necesară energia continuă; daca vântul încetează, se opreşte şi mecanismul. Morile de vânt se mai folosesc şi acum în unele ţări pentru măcinarea cerealelor.

- Pompele de vânt : Pompele cu palete multiple, acţionate de vânt, sunt folosite pentru a obţine apa din puţuri în regiunile mai izolate, în special în Australia şi Africa de Sud. Apa pompată este depozitată într-un turn din apropiere. Deşi în mod obişnuit se numesc mori de vânt, aceste mecanisme sunt numite maşini de vânt şi pompe de vânt. O pompă de vânt tipică are o roată cu diametrul între 3-4 m, cu circa 20 de palete de oţel presate. Roata este montată pe un stâlp metalic având înălţimea de aproximativ 8 m. Forţa vântului pe o derivă verticală din spate menţine roata cu faţa spre vânt. Însă deriva este concepută să întoarcă roata când vântul devine extrem de puternic, pentru a preveni vătămarea organismului.

- Generatoare de vânt Multă lume preferă generarea electricităţii din energie eoliană deoarece este un proces curat şi nu foloseşte combustibil. În unele regiuni din Ţara Galilor şi Scoţia şi în America de Nord funcţionează turbine de vânt experimentale conectate la generatoare de electricitate. Este nevoie de un diametru al rotorului de circa 50 m pentru a genera un MW (1.000.000 de Watt) de energie, deci 1.000 de astfel de generatoare de vânt ar putea egala capacitatea unei centrale electrice uzuale. În unele ţări s-au construit „ferme de vânt“, care constau din câmpuri de generatoare de vânt, însă publicul ar putea obiecta dacă aspectul peisajelor ar avea de suferit. Din acest motiv, viitorul energiei eoliene la scară largă este nesigur. Generatoarele de vânt mici asigură însă o cale ieftină de reîncărcare a bateriilor electrice în zonele izolate, fără alimentare de la reţea.

ENERGIA SOLARASoarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe

întregul Pământ. Energia solara care ajunge pe Pământ in 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri.

78


Omul utilizează intr-o aşa măsura combustibilul pe baza de materie fosiliazată (petrol si cărbune) încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut ca centrala atomica este o soluţie alternativa, dar gradul sau de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleara de la Cernobîl, din 1986. S-a demonstrat ca dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solara, aceasta oferă siguranţa si acurateţea cea mai mare.

Conceptul de "energie solară" se referă la energia care este direct produsă prin transferul energiei luminoase radiată de Soare . Aceasta poate fi folosită ca să genereze energie electrică sau să încălzească aerul din interiorul unor clădiri. Deşi energia solară este reînnoibilă şi uşor de produs, problema principală este că soarele nu oferă energie constantă în nici un loc de pe Pământ . În plus, datorită rotaţiei Pământului în jurul axei sale, şi deci a alternanţei zi-noapte, lumina solară nu poate fi folosită la generarea electricităţii decât pentru un timp limitat în fiecare zi. O altă limitare a folosirii acestui tip de energie o reprezintă existenţa zilele noroase, când potenţialul de captare al energiei solare scade sensibil datorită ecranării Soarelui , limitând aplicaţiile acestei forme de energie reînnoibilă .Nu există nici un dezavantaj deoarece instalaţiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere.

Radiaţia solară Atmosfera reflecta aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiaţia solara; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar si aşa aceasta cantitate este de 170 de milioana de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale.

In zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnit datorita focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comporta ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solara înca din 400 î.e.n pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticla pline cu apa. In 200 î.e.n ei şi chinezii foloseau oglinzi concave in acest scop.

In cuptorul solar modern, lumina solara este folosita pentru a găti , o oglinda concava (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. In unele cuptoare solare in loc de oglinda solara se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează si funcţionarea furnalului solar. In Mont Luis, Franţa, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, ce are o latură acoperită cu oglinzi, astfel încât totalitatea lor să formeze o uriaşă oglindă concavă. Camera de încălzire din focar se poate încălzi până la 3000 de grade C - la acesta temperatură se topesc majoritatea metalelor .

Dintre utilzările energiei solare amintim :- Încălzirea clădirilor : Intr-o oarecare măsura fiecare casa este încălzita de Soare dar unele dintre

ele sunt proiectate pt. a folosi cat mai bine aceasta sursa de energie gratuita. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la miza ,iar pe partea răcoroasa mai mici.

- Încălzirea apei :In multe gospodarii, energia solara se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte apa rece care curge prin panourile plate , închise, numite colectoare. Acestea funcţionează ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pt. a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care sa permită absorbirea unei cantităţi cat mai mari de energie.

- Bateriile solare : sunt nişte instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pt. producerea energiei electrice. Modulul de baterie solara este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Intr-o fotocelula se generează o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule in serie, pt. ca bateria solara sa se poată folosi ca sursa de energie. Fotocelulele sunt nişte placi subţiri din materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale si la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pt. alimentarea energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majoritarii ceasurilor cu quartz.

- Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singura sursa de energie lumina soarelui. Panourile solare care ii acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare elicea

- Curent fără reţea de transport la distanţă : In locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizata de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosita pt. încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se întrerupe odată cu lăsarea serii . Pentru a genera curent fotocelulele necesita lumina, nu căldura, de aceea poate funcţiona farul de 360 KW al unei piste de aterizare in mijlocul unei pustietăţi îngheţate din Alaska .Încă din anii '60, sateliţii, artificiali de comunicare

79

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_electric%C4%83


sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansata este staţia cosmica Freedom, care va fi lansata pe orbita in jurul Pământului probabil la sfârşitul secolului. Aceasta va fi echipata cu 8 panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solara intr-o putere electrica de 75KW . Daca se va realiza proiectul mareţ al inginerului american dr. Peter Glaser, in sec. XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrica necesara omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, in jurul Pământului s-ar roti o flota de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solara. Energia generata in fotocelule va fi transformata in microunde iar acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor in energie electrica. Potrivit Biroului European pt. Navigaţie Cosmica, 40 de SPS-uri ar acoperi 1/4 din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene in jurul anului 2040.Exista insa o problema: aceasta radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasăre sau om întâlnit in cale, care nu s-ar afla intr-o aeronava din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi ca o mare parte a energiei va fi furnizata in viitor de centralele cosmice.

ENERGIA VALURILORO altă sursă de energie a apei mărilor sunt valurile. Valurile imense ale oceanelor poartă cantităţi

masive de energie, dar această energie este greu de exploatat eficient şi ieftin. Se testează diferite scheme experimentale. Într-o schemă, nişte plute numite „răţuşte“ urcă şi coboară o dată cu trecerea valurilor. Această mişcare acţionează o pompă, care împinge apa dintr-o turbină ce acţionează un generator.

O nouă schemă experimentală de energie a valurilor pentru Insula Islay, în dreptul coastei de vest a Scoţiei, a fost concepută pentru a genera 180 kW de electricitate. Ea funcţionează pe principiul coloanei de apă oscilantă. O cameră scufundată, deschisă în partea inferioară, conţine o coloană de apă cu aer deasupra. O dată cu trecerea valurilor, coloana de apă se ridică şi coboară, împingând şi scoţând aerul dintr-o turbină conectată la un generator de electricitate.

Marea poate fi o sursă alternativă de energie (energia maremotrică),in unele locuri unde râurile cu flux lent nu sunt potrivite pentru proiectele hidroelectrice, Energia mareelor poate fi folosită pentru a acţiona turbine conectate la generatoare de electricitate. Locurile în care costul unor asemenea proiecte este justificat sunt însă puţine, deoarece câştigul din electricitatea produsă în acest fel este relativ mic. La reţeaua de hidrocentrale maremotrice de pe Râul Rance din Franţa, fluxul din estuar generează o energie medie de numai 100 MW - o zecime din energia generată de o centrală electrică obişnuită.

BIBLIOGRAFIE

• C. Brandabur; N. Dancea, M. Ilina - Energii neconvenţionale utilizate în instalaţiile din construcţii, Ed.Tehnica, 1987, Bucureşti• I. Coste, Omul, biosfera si resursele naturale, Ed. Facla, Timişoara, 1982

80


SISTEME FOTOVOLTAICE ŞI EOLIENEPROFESOR COSTA FLORICA

GRUPUL ŞCOLAR „ANDREI ŞAGUNA” ORADEA

1. IntroducereSistemele fotovoltaice transformă energia solară în curent electric cu ajutorul panourilor

fotovoltaice. Cu ajutorul panourilor fotovoltaice se poate produce curent pentru diferite necesităţi, de la calculatoare de buzunar până la centrale electrice de mari capacităţi, prin tehnologii adecvate fiecărui produs. Panourile fotovoltaice sunt fabricate din siliciu, un element care se găseşte in natură. Când energia solară sub formă de lumină ajunge la panourile fotovoltaice, între partea superioară si cea inferioară se generează o diferenţă de tensiune. Această energie se poate stoca sau se poate folosi direct. Un panou fotovoltaic de 1 kilowatt vă garantează 800 KWh de energie electrică pe an, astfel contribuiţi anual la protejarea atmosferei de 500 kg de dioxid de carbon si de alte elemente dăunătoare. Utilizarea surselor de energie regenerabile au avantajul perenităţii lor şi al impactului neglijabil asupra mediului ambiant, ele neemiţând gaze cu efect de seră. Răspund atât limitării dependinţei Europei de sursele de energie externe, cât şi respectării obligaţiilor de mediu asumate prin Protocolul de la Kyoto, ratificat la 5 martie 2002 de către Uniunea Europeană.

2. Sistemul fotovoltaic hibrid în localitatea Coada Lacului, comuna Bulz, judeţul Bihor. Studiu de caz.

Cea mai importantă zonă a ţării, cu peste 40% din totalul locuinţelor neelectrificate se află în zona Munţilor Apuseni. În general, zona Munţilor Apuseni prezintă un potenţial mediu solar şi eolian, ceea ce implică utilizarea sistemului hibrid: eolian – solar.

Costul electrificării printr-o reţea electrică constituie un punct de referinţă privind concurenţa comercială a sistelemor regenerabile. Într-un caz standard, pentru conectarea la o reţea electrică sunt necesari: 2 km de linie aeriană de medie tensiune de 20 kV, un transformator de 20/0.4 kV şi 5 km de linie aeriană de joasă tensiune. Această conectare implică costuri de instalare de peste 1500 euro / locuinţă.

Printr-un proiect finanţat de Comunitatea Europeană, s-a achiziţionat un sistem hibrid fotovoltaic – eolian de 1,3 kW, sistem care să alimenteze cu energie electrică o casă de vacanţă.

Alegerea acestei case s-a bazat pe următoarele premise: orientarea favorabilă a casei (a acoperişului) pentru o recepţie optimă a radiaţiei solare; apropierea de linia mediană a coridorului format de dealurile din această zonă, unde este

cel mai mare potenţial eolian. Sistemul a fost instalat şi este operaţional începând cu noiembrie 2001, funcţionând în sistem de

exploatare funcţional. Descrierea sistemuluia. Aşezarea :locaţia: Coada Lacului – comuna Bulz, judeţul Bihor, România; latitudine : 46.7o N; longitudine:

23.9o E; altitudine: 640 m.b. Potenţialul energiei solare şi eolienePe baza unui soft Homer, au fost prelucrate atât datele de intrare (potenţialul energetic solar şi

eolian), cât şi cele de ieşire (energia produsă, energia consumată), conform coordonatelor locaţiei alese, cât şi a parametrilor sistemului hibrid utilizat.

Media radiaţiei solare în plan orizontal este de 980 kWh/m2. Valorile medii zilnice ale radiaţiei solare pentru aşezarea studiată, variază între 5 – 6 Wh/m2 vara şi între 0.6 – 1.2 kWh/m2 iarna.

81


Media lunară a radiaţiei solare în plan orizontal (kWh/m2/zi)Lat 46.7 Long 23.9

Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov Dec Media anuală

Media pe 10 ani 1,28 2,0 3,0 3,94 4,76 5,28 5,72 4,91 3,6 2,35 1,43 1,05 3,27

Tabel 1. Media lunară a radiaţiei solare în plan orizontalViteza medie anuală a vântului este 3,4 m/s. Viteza medie lunară este între 2,9 şi 4 m/s. Din tabele

1 şi 2 se poate observa cât este de cvasicomplementară utilizarea celor două surse regenerabile de energie – solară şi eoliană.

Viteza medie a vântului la 10 m faţă de suprafaţa terestră (m/s)Lat 46.7 Long 23.9 Ian Feb Mar Apr Mai Iun Iul Aug Sep Oct Nov Dec Media

anualăMedia pe 10 ani 3,99 3,82 3,26 3,18 2,92 3,22 3,1 3,1 3,56 3,25 3,36 3,89 3,38

Tabelul 2. Viteza medie a vântului la 10 m faţă de suprafaţa terestrăPuterea eoliană nominală specifică este de 75 W/ m2.c. Determinarea consumului de energieReceptoarele electrice alese includ :

iluminat interior: 130 W; iluminat exterior: 100 W; radio şi TV: 100 W; scule: 200 W; frigider: 200 W.

Consum mediu zilnic este de 2,6 kWh.d. Descrierea tehnică. Sistemul complet include: generatorul eolian, generatorul fotovoltaic, controlerul eolian, controlerul

fotovoltaic, acumulatori, invertorul, bloc distribuiţie de curent continuu, receptoarele de curent continuu, receptoarele de curent alternativ,motor generator.Sistemul poate alimenta o sarcină în curent continuu la 12 V şi /sau în curent alternativ la 220 V / 50 Hz.

Schema sistemului hibrid

fotovoltaico-eolian

Generatorul eolian prezentat în figura 1 are următoarele caracteristic tehnice :

82


putere nominală: 900 W; turbina eoliană formată din trei lame şi un ax orizontal; diametrul rotorului: 2,1 m; generatorul electric: asincron, cu magneţi permanenţi; Tensiunea nominală la ieşire: 12 V; model: Whisper H 40. Figura 1. Generatorul eolian

Turbina eoliană este montată pe un stâlp ancorat în patru puncte, la 10 m înălţime faţă de sol.

Generatorul fotovoltaic are următoarele date caracteristici:

putere maximă: 423 W; structură: 8 module solare Siemens M 55 , conectate paralel.

Figuara 2. Modul solar Siemens M 55

Modulele solare sunt situate pe acoperişul casei de vacanţă, având orientarea către sud la un unghi de înclinaţie de circa 47o.

Conectarea generatorului fotovoltaic la controler este realizată printr-o cutie de joncţiune care include 8 diode închise, utilizate pentru protecţia modulelor solare.

Figura 3. Generatorul fotovoltaicÎn schema generală sunt prezentate ca părţi componente două controlere bloc, pentru fiecare

generator eolian, solar.În cazul proiectului de la Coada Lacului, aceste două blocuri sunt incluse într-o singură unitate

funcţională, cu regulator/controler, având rolul de a încărca acumulatorii. Caracteristicile tehnice ale acestei unităţi sunt:

tensiunea nominală: 12 V (reglată în paşi 24 V, 48 V); curentul generatorului eolian/PV: 120 A / 80 A; sarcina maximă: 2000 W; capacităţi: indicarea tensiunii, curentului pentru generatoarele eoliene/PV precum şi a

acumulatorilor.Blocul distribuitor conţine conexiunile sistemului, panoul de distribuire general şi protecţiile

sistemului formate din siguranţe fuzibile şi automate.Invertorul alimentează cu energie electrică în curent alternativ, sistemul la parametrii reţelei, 220 V/

50 Hz. Invertorul are o putere nominală de 1000 W, tensiune de intrare 12 V, curent de intrare 120 A. e. Balanţa energetică

Datele privind energia estimată au fost stabilite pentru date potenţiale ale energiei solare, eoliene, în funcţie de parametrii echipamentului şi curbelor de consum pentru această aplicaţie.

În tabelul 3 se prezintă distribuţia lunară a energiei electrice:

83


produsă de generatorul fotovoltaic; produsă de generatorul eolian; produsă de sistemul hibrid fotovoltaic – eolian.

Luna Energia solară[kWh]

Energia eoliană [kWh]

Energia sistem hibrid [kWh]

Consumul [kWh]

Ianuarie 11 90 101 85Februarie 14 76 90 88Martie 25 138 163 87Aprilie 45 52 97 80Mai 62 90 152 82Iunie 72 38 110 71Iulie 70 38 108 70August 64 33 97 70Septembrie 45 63 108 75Octombrie 28 57 85 78Noiembrie 12 76 88 80Decembrie 10 86 96 82Anual 458 837 1295 948Media zilnică 1,25 2,29 3,54 2,60

Tabelul 3. Media lunară, anuală, zilnică privind balanţa energetică

Figura 4. Ponderea energie produse de celor două generatoare ale sistemului hibrid

f. Aspecte privind eficienţa economică

Costul echipamentului este de 5800 euro, adică 4,38 euro/ KW instalat. Comparând preţul pe kW

instalat în sistem hibrid şi în sistem solar putem spune că valoare unui sistem hibrid de această natură este

cu 37 % mai ieftin faţă de un sistem solar simplu.

Cu toate că această valoare de instalare reprezintă un efort investiţional mare în primul stagiu,

eficienţa economică a utilizării acestui sistem cu surse regenerabile poate fi determinată prin multe situaţii

punctuale, cum sunt :

84


costurile mari de conectare la sistemul energetic naţional, estimate la aproximativ 25.000

euro / km;

necesitatea efectuării unor lucrări speciale în terenuri accidentale, greu accesibile;

costurile mediului.

În aceste condiţii, având în vedere durata de viaţă a sistemului estimată la 25 de ani, costul de

producţie estimat este între 0,4 – 0,8 Euro / kWh.

Sistemul hibrid, în condiţii de funcţionare la parametrii de proiectare, realizează un cost de

producţie de 0,244 euro/ kWh.

3. Concluzii

Utilzarea energiei solare în vederea producerii energiei electrice prezintă următoarele avantaje : sursă regenerabilă, perenă, gratuită; diversitatea aplicabilităţiilor; nu produce poluare asupra mediului ambiant; perioadă de funcţionare relativ mare, peste 25 de ani, perioadă de garanţie de 20 de ani

pentru modulele fotovoltaice; costuri de instalare, mai reduse faţă de conectarea la sistemul public, pentru zonele

izolate; cheltuieli cu mentenanţa reduse, nu necesită supraveghere permanentă; frecvenţa defecţiunilor sistemului foartă redusă; instalare rapidă, fără a necesita utilaje şi un număr mare de personal; modularitate ridicată; posibilitate de monitorizare a datelor; posibilitatea conectării la sistemul electroenergetic public.

Deşi sistemele solare prezintă un cumul foarte mare de avantaje, trebuie să ţinem seama şi de unele dezavantaje cum sunt:

pentru puteri mari se solicită suprafeţe mari de module fotovoltaice; sistemul nu produce energie noaptea, în perioadele reci şi innorate; depinde de valorile radiaţiei solare zilnice.

Pentru a se asigura necesarul de energie electrică pe toată durata anului se recomandă utilizarea sistemelor hibride, de genul fotovoltaic – eolian (cazul studiat), iar în unele cazuri suplimentarea puterii acestora cu un generator diesel a cărui putere nominală să fie de maxim 10 % din puterea nominală a sistemului hibrid.

În condiţiile în care piaţa energetică se va liberaliza, iar preţul nu va fi impus de stat, acestă diferenţă pe cost de producţie realizat în sistemul fotovoltaic, cumulat cu o viitoare reducere a costurilor sistemelor din surse regenerabile, prevăzute la o scădere până la 1,5 – 2 $/ kW instalat în anul 2020, precum şi cu politica privind utilizarea pe scară largă a surselor regenerabile vor face ca aceste sisteme devină un punct de atracţie pentru utilizatorii de energie electrică, precum şi să reprezinte în varianta sistemului hibrid soluţia electrificării zonelor rurale izolate.

Un potenţial ridicat în vederea utilizării energiilor regenerabile îl reprezintă Câmpia Română, Câmpia de Vest, Banat, o parte din Podişurile Transilvaniei şi Moldovei, Dobrogea, precum şi litoralul românesc al Mării Negre şi Delta Dunării.

Aş încheia, în manieră optimistă, cu vorbele lui Edison:« Pariez pe energia solară. Ce sursă de energie! Sper să nu fim nevoiţi să aşteptăm până ce petrolul şi cărbunele să se termine înainte s-o putem utiliza cu ajutorul unor echipamente. »

Thomas Edison (1847-1931)

6. BIBLIOGRAFIE

1. Maghiar Th., Bondor Karoly, Surse noi de energie, Ed. Universităţii din Oradea, Oradea, 2001;

85


2. Tântăreanu C., Politica Uniunii Europene privind sursele regenerabile de energie, Mesagerul Energetic, nr.21 , Bucureşti, 2004; 3. Fara I., Paulescu M., Sisteme fotovoltaice, Ed. Matrix Rom, Bucureşti, 2005.

86


SURSE REGENERABILE DE ENERGIEPROF. CORBU VIOLETA

LICEUL CU PROGRAM SPORTIV „IOLANDA BALAS SOTER”

Descoperirea focului în vremurile preistorice, a făcut posibilă pentru prima dată, obţinerea unor cantităţi importante de energie pentru omenire. Timp de mii de ani nevoile energetice ale umanităţii au fost satisfăcute doar cu ajutorul soarelui, biomase, energiei vântului şi a apei. Lucrurile s-au schimbat odată cu revoluţia industrială, o revoluţie a tehnologiilor energetice bazate pe surse de energie neregenerabile-combustibili fosili (petrol, gaze naturale, cărbune) şi combusibili nucleari. Creşterea susţinută a numărului de locuitori şi importantele salturi tehnologice au generat probleme serioase în ceea ce priveşte acoperirea nevoilor energetice tot mai ridicate. Combustibilii fosili sunt însă surse care au nevoie de milione de ani pentru a se forma. Se estimează, conform unor statistici realizate de British Petroleum, că petrolul se va epuiza în următorii 40 de ani, gazele naturale peste 60 ani, iar cărbunii peste 224 ani. Dacă nevoile energetice vor fi acoperite exclusiv prin arderea combustibililor fosili, impactul asupra mediului va fi considerabil. Soluţia ar fi folosirea unor surse de energie care să nu se epuizeze şi care să nu polueze mediul înconjurător.

Iată câteva dintre neajunsurile folosirii energiei convenţionale:-Eliberarea în atmosferă a unor impresionante cantităţi de gaze cu efect de seră (CO2) ce determină încălzirea globală semnalată prin schimbările climatice; -Cresterea frecvenţei fenomenelor meteorologice extreme (căldura excesivă, inundaţii, furtuni), topirea gheţarilor şi creşterea nivelului oceanelor reprezintă ameninţări serioase asupra multor specii de plante şi animale, precum şi asupra sănătăţii şi bunăstării oamenilor;- Creşterea poluării (praful şi smogul fac aerul irespirabil) generează ploile acide, producând alterări semnificative ale sănătăţii plantelor şi animalelor, eroziuni ale solului sau clădirilor, coroziuni ale obiectelor metalice, etc;-Alterarea calităţii aerului şi a apei a condus la deteriorarea sănătăţii populaţiei, înregistrându-se o intensificare a afecţiunilor cardio-respiratorii determinând, împreună cu stresul termic produs de valurile de căldură şi creşterea răspândirii bolilor infecţioase din zonele tropicale către alte locaţii, nivele alarmante ale mortalităţii.

Tehnologiile bazate pe surse de energie regenerabile (energie solară, geotermală, eoliană, biomasă, energia apei) au marele avantaj că folosesc surse neepuizabile şi nu sunt poluante. Chiar dacă energia curată este, în prezent, mai scumpă (datorită cheltuielilor de investiţii ridicate şi a performanţelor mai scăzute) ea rămâne altenativa viabilă la sursele neconvenţionale.

Iată motivele pentru care participarea la un proiect educaţional pe această temă mi s-a părut necesară.

În urma unui chestionar dat unei clase de elevi a rezultat că epuizarea surselor de energie convenţională, schimbarea climatică generată de folosirea excesivă a acestora, sunt probleme care îi preocupă. Cunoaşterea şi utilizarea surselor de energie curată poate să determine îmbunătăţirea calităţii mediului înconjurător, şansa oferirii unui viitor urmaşilor lor. Proiectul s-a intitulat ”CLEAN TECH- BUILDING NEW HOMES” şi s-a desfăşurat pe parcursul unui anului şcolar 2007-2008. A fost un proiect pluridisciplinar desfăşurându-se în limba engleză cu elevi care nu au această limbă ca limbă maternă, folosind cunoştinţe de matematică, fizică, informatică (comunicarea s-a realizat prin intermediul calculatorului), vizând apecte ale educaţiei civice.

Acest proiect s-a desfăşurat în cadrul programului e-Twinning fiind iniţiat de profesorul Bernard Garcin de la Lycée polyvalent l’Oiselet, Franţa şi a implicat participarea unui număr de 52 de şcoli din întreaga lume.

Profesorii coordonatori din fiecare şcoală au trimis fotografii cu case recent construite care să ilustreze sursele de energie folosite, izolaţii.

87


În septembrie 2007,profesorul coordonator prezintă elevilor regulamentul de participare, în ceea ce priveşte folosirea spaţiului virtual de învăţare, explică raţiunea acestui regulament şi cere acordul lor pentru respectarea acestuia înainte de a participa la proiect.

Se realizează clasele virtuale cuprinzând elevi din diferite tari.Fiecare profesor participant formează grupe de câte 2 elevi, iar profesorul coordonator al întregului proiect plasează aceste grupe în clase virtuale. S-au alcătuit astfel 152 de clase virtuale. Am participat cu 11 grupe de câte 2 elevi. Colegii de clase

virtuale au fost din: Franţa, Cehia, Germania, Bulgaria, Polonia, Italia, Rusia, Lituania. Fiecare grupă a primit un cod şi o parolă prin intermediul cărora să poată accesa clasa virtuală. În fiecare clasă virtuală este desemnat un elev ca fiind managerul clasei responsabil pentru păstrarea înregistrărilor şi verificarea corectitudinii fiecărei contribuţii.

În luna octombrie 2007, elevii au fost instruiţi să accese clasa virtuală în zona de instruire. Au luat un prim contact cu spaţiul de lucru al clasei virtuale făcând o scurtă prezentare a propriei persoane (numele şcolii, numele ţării, prenumele, numele oraşului în care trăiesc).

În luna noiembrie 2007,elevii sunt invitaţi să se informeze despre izolaţie termică,

ferestre,turbine hidraulice, turbine eoliene, energie geotermală, panouri solare, rezervoare pentru apă de ploaie, încălzirea cu lemne avand la dispoziţie link-uri pentru fiecare noţiune. Apoi elevii realizează un scurt eseu pornind de la fotografiile din baza de date pe care îl inserează în spaţiul clasei virtuale.

88


Iată un asemenea eseu:„Energie solară este energia provenită de la soare.Ea poate fi utilizată prin:

- Tehnologii care produc energie electrică (panouri fotovoltaice). Ele pot fi folosite atât în sate izolate cât şi în marile centre urbane.Dezavantajul lor constă în faptul că nu pot fi folosite noaptea şi că energia produsă prin această tehnologie necesită costuri ridicate.

- Tehnologii pentru încălzire(concentrarea căldurii prin intermediul panourilor solare). Ele pot fi montate atât pe sol cât şi pe acoperişul caselor .

În ţara noastră primele panouri solare au fost montate în anii 1970-1980 pe litoralul Mării Negre .Suprafaţa panourilor termice solare instalate este de 30 milioane m2 la nivel mondial, de 100 de ori mai puţin decât potenţialul optim de 1m2/persoană.

Energia furnizată de Soare, care atinge suprafaţa Pământului, este de zece mii de ori mai puternică decât ar putea să folosească omul vreodată. Piaţa panourilor fotovoltaice a cunoscut o expansiune explozivă, dublându-se intre anii 1994-1997, cu precădere în Japonia, unde la sfârşitul anului 1998, 20 000 de case aveau instalate astfel de sisteme. Pornind de la succesul înregistrat în această ţară, atât în UE cât şi în SUA au demarat programe de implementare a acestor tehnologii.

Energie hidroelectrică se bazează pe transformarea energiei cinetice în energie electrică. Astfel, o turbină şi un generator transformă energia apei în energie mecanică şi apoi în energie electrică. Aceste tehnologii au randamente ridicte şi sunt destul de fiabile, durata lor de viaţă fiind în medie de 50 ani.

Există două tipuri de instalaţii: pe firul apei, folosind energia captată din ape curgătoare şi cu acumulare prin pompare( se utilizează două rezervoare situate la altitudini diferite, iar apa depozitată în rezervorul superior este eliberată în rezervorul inferior; în cădere apa pune în mişcare paletele unei turbine generând astfel energie electrică, apa fiind apoi pompată către rezervorul superior) Aceste instalaţii au la rândul lor şi dezavantaje cum ar fi costurile ridicate de construcţie, dar şi impactul pe care îl au asupra cursului natural al apei şi

asupra speciilor de plante şi animale din zona respectivă.Sinaia este primul oraş din România în

care s-a o hidrocentrală în anul 1894, pe cursul râului Prahova, asigurând energia electrică pentru Palatul Regal. România deţine cea mai mare hidrocentrală din Europa, cu o capacitate de 2100 Mw, amplasată pe Dunăre, la Porţile de Fier . Cel mai mare complex hidroelectric este situat pe râul Parana, cu o capacitate de 12 600 Mw, utilizând 18 turbine. În Norvegia, 98% din energia totală este obţinută din hidrocentrale.

Energia geotermală este folosită pentru a produce căldură. Tehnologiile folosite sunt de două tipuri: tehnologii hidrotermale- care folosesc apa fierbinte sau abur emanat de pământ şi tehnologii care folosesc roci fierbinţi şi uscte care în contact cu apa, produc apa fierbinte şi abur. Prima încercare de producere a energiei geotermale a fost făcută în Italia în anul 1930. La Oradea sunt instalaţii de 16,5 MW care produc energia geotermală. În SUA energia geotermală produsă este de 2700 MW suficientă pentru a acoperi necesarul a 3,5 milioane de familii.

89


Energia din biomasă este energia obţinută prin arderea tuturor tipurilor de produse derivate din plante: masă lemnoasă, plante de cultură, reziduuri forestiere, etc. Deşi randamentul energetic este mult mai scăzut decât în cazul cărbunelui, rezidurile obţinute în urma arderilor (cenuşa) este mult mai puţin toxică şi poate fi folosită ca îngrăşământ în agricultură. Brazilia a utilizat prima dată biomasa pentru obţinerea de etanol. În 1903 etanolul era deja folosit ca şi combustibil pentru transport. În SUA 4% din totalul energiei provine din biomasă,

reprezentând aproximativ cantitatea de energie obţinută din centralele nucleare. Brazilia este ţara cu cea mai mare producţie de etanol obţinută din biomasă, urmată de Argentina. Pentru aceste ţări acest tip de tehnologie reprezintă o opţiune pe termen lung în ceea ce priveşte producerea energiei electrice.

Energia eoliană foloseşte energia generată de mişcările aerului. Turbinele eoliene curente funcţionează pe acelaşi principiu ca şi morile de vânt din antichitate: palele unei elice adună energia kinetică a vântului pe care o transformă în electricitate prin intermediul unui generator. Cel mai mare dezavantaj al energiei eoliene este faptul că nu se obţine electricitate când vântul nu bate sau bate prea slab, motiv pentru care trebuie asigurată o sursa alternativă de electricitate. Valorificarea energiei eoliene a început în anii ’70, odată cu prima criză mondială a petrolului. În anii ’90 a revenit în prim plan din cauza îngrijorărilor generate de impactul asupra mediului a poluării generate de combustibilii fosili. Singurele dezavantaje ale folosirii energiei eoliene este impactul asupra păsărilor şi impactul vizual asupra mediului. România urmăreşte ca până în anul 2010 să acopere echivalentul a 33% din totalul cerinţelor de consum de energie electrică la nivel naţional folosind doar SRE. România a dezvoltat o serie de proiecte privind SRE bazate în special pe energia eoliană. De exemplu, Ramia Eol intentioneaza să creeze un parc eolian în Marisel, jud. Cluj, în timp ce CEZ si Eolica Dobrogea intenţionează să îşi dezvolte propriile afaceri bazate pe energie eoliană în Dobrogea.”

Tot în luna noiembrie, elevii primesc un scurt chestionar cu privire la noile tehnologii pentru construcţia caselor. Elevii traduc in limba română chestionarul.

Iată conţinutul lui:

90

http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www.lumebuna.ro/wp-content/uploads/2008/03/eolian.jpg&imgrefurl=http://www.lumebuna.ro/tag/energie-eoliana/&usg=__HwuqY0krrqUio7PqovCreAazH4k=&h=333&w=500&sz=62&hl=ro&start=14&um=1&tbnid=afIG2bgIltBA8M:&tbnh=87&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3Denergie%2Beolian%25C4%2583%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DN%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5


1. Ce surse de energie folosiţi pentru încălzirea sau răcirea casei sau apartamentului în care locuiţi?p q101 cărbune p q102gaz p q103 electricitatep q104 petrol p q105sobe cu lemne p q106 ape geotermalep q107 panouri solare p q108turbine eoliene p q109 hidro turbine2. Aţi auzit de noile case a căror izolaţie este mai eficientă şi care folosesc surse de energie neconventională pentru încălzire sau răcire? Unde aţi auzit despre ele?p q201 televizor p q202 ziare p q203 radio p q204 discuţiip q205 şcoala p q206 internet3.Care sunt sursele de energie neconvenţionale regenerabile în sensul economisirii banilor pentru încălzirea sau răcirea caselor sau apartamentelor dumneavoastră pe care le cunoaşteţi?p q301 centrale pe lemne p q302 panouri solare p q303 turbine eoliene

p q304 ape geotermale p q306 izolaţia pereţilor p q307 geamuri termopan4. Care sunt sursele de energie neconvenţionale regenerabile în sensul economisirii banilor pentru încălzirea sau răcirea caselor dumneavoastra cele mai folosite în zona în care locuiţi? p q401 centrale pe lemne p q402 panouri solare p q403 turbine eoliene

p q404 ape geotermale p q406 izolaţia peretilor p q407 geamuri termopan5. Daca ar fi să alegeţi sursa de energie pentru încălzirea casei în care locuiţi, care ar fi aceea? p q501 carbune p q502gaz p q503 electricitatep q504 petrol p q505sobe cu lemne p q506 ape geotermalep q507 panouri solare p q508turbine eoliene p q509 hidro turbine6. În opinia dumneavoastră, care este motivul alegerii surselor regenerabile de energie? p q601 schimbarea climatului p q602 protejarea mediului p q603 economisirea banilor

p q604 beneficierea de subventii de la stat p q605beneficierea de dezvoltarea noilor tehnologii

p q606 eficienta mai buna p q607 mai practic p q608 mai independent

p q609 la moda p q610 protejarea planetei p q611 o planeta mai buna pentru copiii nostri7.Câţi ani aveţi ?p q701 mai puţin de 20 p q703 între 30 şi 40 p q705 peste 50p q702 intre 20 şi 30 p q704 între 40 şi 50 8.Sex :p q801 Feminin p q802 Masculin 9. Data……...................... Numele elevului care a alcatuit chestionarul : ..............

În luna decembrie,fiecare elev aplică acest chestionar unor persoane (două). Rezultatul sondajului relevă faptul că se folosesc în marea majoritate surse convenţionale( mediu urban), biomasă( mediu rural), izolaţia perţilor , geamuri termopan. Motivul alegerii surselor neconvenţionale este de cele mai multe ori protejarea planetei.

Rezultatul sondajului este sintetizat într-o foaie Excel care se trimite coordonatorului international.În timp ce se cumulează rezultatele sondajului, elevii fac o scurtă prezentare despre localitatea în care trăiesc, despre ei inşişi, despre sporturile pe care le practică. Pot folosi Google Earth pentru a localiza regiunile prezentate.

Apoi,fiecare grupă realizează un raport care cuprinde:

Introducere.

Prezentarea subiectului sondajului

Prezentarea rezultatului sondajuluiAnaliza şi interpretarea rezultatelor Explicaţi de ce acest proiect pluridisciplinar este folositor

91


Anexe: chestionarul+copie dupa foaia Excel+copii ale textelor din spaţiul de lucru al claselor virtuale

În luna ianuarie, fiecare grupa de elevi prezintă concluziile sondajului în spaţiul de lucru al clasei sale virtuale realizând raportul internaţional.

În luna februarie elevii prezintă rodul muncii lor autorităţilor locale.

92


În luna martie 2008, elevii işi iau rămas bun de la colegii de clasa virtuală, marcând în acest mod încheierea acestui proiect.

Participarea la acest proiect a înlesnit studiul surselor de energie neconvenţionale într-un context practic, i-a învăţat pe elevi un nou mod de învăţare prin colaborare, i-a făcut mai conştienţi de beneficiile cunoaşterii limbii engleze, au descoperit diferite culturi, şi-au dezvoltat abilităţile de comunicare folosind internetul, şi-au îmbunătăţit abilitaţile de utilizare a calculatorului folosind spaţiul de lucru al clasei virtuale.

Chestionarul de evaluare a proiectului a arătat că participarea la acest proiect a fost deosebit de utilă. Sensibilizarea elevilor faţă de o problemă de interes mondial, găsirea unor soluţii în plan practic, modul de învăţare prin colaborare, responsabilizarea faţă de viitorul planetei noastre sunt tot atâtea motive pentru continuarea acestui proiect cu o temă similară „CLEAN TECH SUSTAINBLE MOBILITY”.

Bibliografie

1. European Sustainable Energy Education Forum,European Sustainable http://ssf.ises.org

2.terraiii.ngo.ro/date/b2d1f2f8f1bb3ec1206dd2e29da29cba/utilizarea_surselor_regenerabile_de_

energie.pdf

93

http://ssf.ises.org/


ALIMENTE SAU COMBUSTIBIL? MĂDĂLINA CAMELIA CRESTEAZĂ

GRUP ŞCOLAR TEHNOLOGIC „DIMITRIE FILIPESCU” BUZĂU

Ce este biodieselul ? Biodiesel = combustibil diesel 100% natural, care poate fi produs din rapiţă, palmier, soia, floarea-soarelui, ulei de măsline, grăsimi animale, deşeuri din uleiuri vegetale, alge, cafea, nuci de cocos etc.; un carburant cu calităţi superioare motorinei, obţinut din uleiul plantelor tehnice.

Biodiesel-ul poate substitui dieselul obişnuit, fără a fi nevoie să fie realizate modificări la motor, rezultând depuneri nesemnificative în timpul combustiei, şi, cel mai important, nu este poluant. Biodiesel-ul este biodegradabil, nontoxic şi nu conţine sulf. Un raport referitor la studiul ciclului de viaţă al biodieselului comandat de către Departamentul de Energie împreună cu Departamentul de Agricultură al Statelor Unite, a concluzionat că biodiesel-ul reduce emisiile nete de dioxid de carbon cu 78%, în comparaţie cu dieselul petrolier. Era aurului negru se apropie de sfârşit şi urmează era petrolului verde. Cu excepţia resurselor energetice bazate pe energie hidraulică şi nucleară, celelalte resurse clasice provin din utilizarea combustibililor fosili, cum ar fi cărbunele, petrolul şi gazul natural. Oricum, aceste ultime resurse sunt limitate şi se apreciază că sunt epuizabile până la sfârşitul secolului. De aceea găsirea unor resurse alternative de energie este absolut necesară şi vitală omenirii. Uleiurile vegetale şi grăsimile animale reprezintă un potenţial inepuizabil de energie ce posedă, după prelucrare, caracteristici energetice asemănătoare şi de nivelul celor deţinute de combustibilii de tip diesel (motorina). Astfel s-a dovedit că produsul final al esterificării, şi anume esterul acid gras (biodieselul) obţinut din prelucrarea grăsimilor, are caracteristici fizice foarte apropiate de cele ale combustibilului tip diesel clasic. Biodieselul este definit ca o substanţă sintetică, obţinută din surse biologice, precum uleiurile vegetale, ce poate fi utilizată drept combustibil în motoare Diesel nemodificate. Mai puţin poluant decât motorina obţinută prin rafinarea petrolului, biodieselul nu a ajuns să fie utilizat pe scară foarte largă din cauza reticenţei întreprinzătorilor. Nu avea rost să investeşti în „combustibil verde“, atâta timp cât rafinăriile erau alimentate cu petrol ieftin. În ultimii ani însă, denumirea de „aur negru“ a devenit tot mai puţin figurativă, preţul petrolului ajungând la cote record. În aceste condiţii producţia de biodiesel a devenit rentabilă iar interesul pe piaţă a crescut corespunzator.

De pe câmp, în rezervor, via reactor.

Obţinerea biodieselului se bazează pe un proces chimic relativ simplu. Materiile prime cele mai utilizate sunt în general uleiurile vegetale de floarea soarelui, rapiţă, soia sau palmier, fie obţinute în urma presării seminţelor, fie recuperate după utilizarea în industria alimentară. Aceste uleiuri pot servi ca atare drept combustibili în motoare modificate, dar, pentru a le putea arde fară probleme în motoarele diesel standard, este nevoie de eliminarea glicerolului, o componenta de bază a grăsimilor vegetale şi animale. Fabricarea biodieselului se referă tocmai la această etapă de eliminare a glicerolului, proces numit transesterificare. În spatele acestei complicate denumiri se ascunde reacţia la care iau parte acizii graşi şi alcoolul. Practic, în reactorul de obţinere a biodieselului se introduce ulei vegetal (în proporţie de 87%), metanol (12%) şi, drept catalizator (1%), o solutie bazică de sodă caustică (NaOH) sau hidroxid de potasiu (KOH). Din reacţie rezultă amestecul de alchilesteri denumit biodiesel (86%), glicerină (9%), cantităţi mici de metanol nereacţionat (4%) şi substanţe ce pot fi utilizate ca îngrăşământ agricol (1%). Niciuna dintre substanţele rezultate din reacţie nu poate fi considerată reziduu - glicerina se valorifică în producerea de săpunuri, metanolul este recirculat, iar îngrăşământul poate fi livrat furnizorilor de uleiuri vegetale. În ultima etapă de producţie, este necesară eliminarea apei din biodiesel. Pasul este necesar pentru că prezenţa apei are puternice efecte negative - combustibilul nu poate fi utilizat la temperaturi scazute. De altfel, pentru că biodieselul nu poate fi separat complet de apă, acest combustibil îngheaţă mai rapid în rezervor şi în sistemul de alimentare al vehiculului. În stare pură, biodieselul poate fi utilizat pană la temperaturi de -40C, iar prin adăugarea de aditivi temperatura de utilizare scade la -16 0C. Amestecul de biodiesel cu motorină poate fi utilizat chiar la temperaturi mai joase.

94


Calitatea biodieselului produs depinde evident de cea a materiilor prime. Uleiul de rapiţă este considerat ideal pentru producerea de biodiesel în conformitate cu standardul european EN 14214, la polul opus fiind uleiul de soia. Acest standard prevede o cifră maximă de iod conţinută de biocombustibil, plafon care poate fi respectat fară probleme dacă se utilizează ca materie primă uleiul de rapiţă. În cazul utilizării uleiului de floarea soarelui, este nevoie de o etapă suplimentară de prelucrare, costurile de producţie fiind astfel puţin mai mari. Se doreşte realizarea unui standard românesc care să ţină seama de condiţiile locale şi să fie mai permisiv în privinţa cifrei de iod, aşa încât să putem utiliza fară complicaţii suplimentare uleiul de floarea soarelui. Transesterificarea uleiurilor vegetale a fost descoperită în 1853, cu mult înainte de apariţia motorului cu ardere internă. Totuşi, ideea utilizării de biocombustibili în aceste motoare a existat încă de la începuturile aplicării invenţiei lui Rudolf Diesel. Primul motor al germanului, laureat în 1900 cu marele premiu al Expoziţiei Mondiale de la Paris, era alimentat cu ulei de alune. De altfel, inventatorul îşi imagina că viitorul motorului creat de el stă în biocombustibili. Într-un discurs ţinut la 1912, Rudolf Diesel prevestea că „utilizarea uleiurilor vegetale în calitate de combustibili pentru motoare poate părea insignifiantă acum, dar aceste uleiuri pot deveni, în decursul timpului la fel de importante precum petrolul sau produsele obţinute din cocsificarea cărbunilor“. În scurt timp, istoria a părut că-l contrazice: dacă la început combustibilii obţinuţi din biomasă erau preferaţi pentru motoarele Diesel, în cursul anilor ’20, motorina obţinută din petrol a câştigat teren datorită preţului mai mic. În scurt timp, fabricile de biocombustibili au fost considerate, ca nerentabile. Abia în ultimele decenii, preocupările privind protejarea mediului şi preţul mereu crescând al petrolului au revigorat industria biocombustibililor. În 1979, în plină criză petrolieră, Africa de Sud a iniţiat cercetări pentru transformarea uleiului de floarea soarelui în combustibil compatibil cu motoarele diesel. În patru ani, tehnologia a fost pusă la punct, iar compania austriacă Gaskoks a cumpărat reţeta de la sud-africani, deschizând o fabrică pilot în 1987 şi prima unitate de mare productivitate (30.000 de tone pe an) în 1989. Apoi, tot mai multe ţări europene au urmat exemplul austriac, lideri incontestabili fiind Franţa şi Germania. În Franţa, flotele de transport public utilizează pe scară largă combustibili cu un conţinut de biodiesel de 30%, iar în Germania, milioane de autovehicule sunt alimentate de peste 1.200 de staţii de combustibili în care se poate cumpăra biodiesel. În România, primul producător care a livrat biodiesel pe piaţă este Autoelite. Anul trecut, producţia firmei din Baia Mare a totalizat 2.000 de tone. Deocamdată activitatea de producere a biodieselului nu este rentabilă în România.

Ce este, de fapt, biodieselul?

Combustibilul ecologic cunoscut sub numele de biodiesel este un lichid de culoare galbenă, cu punct de fierbere mare şi presiune de vapori mică (este mai puţin volatil decât benzina), are miros plăcut. Punctul de aprindere este peste 110°C, valoare care îl plasează în categoria substanţelor puţin inflamabile. Acest tip de combustibil nu este toxic, atâta timp cât nu este aditivat. Densitatea biodieselului, de 860 kg/m3, este mai mică decât apa, iar vâscozitatea este apropiată de cea a motorinei (biodieselul poate fi utilizat ca aditiv pentru motorina cu un conţinut extrem de scăzut de sulf, pentru a-i micşora vâscozitatea).În majoritatea ţărilor, procentul de biodiesel din combustibilul ars este descris prin „factorul B“: B20 este indicativul pentru un amestec compus din 80% motorină şi 20% biodiesel, iar B100 este simbolul biodieselului pur.

Avantaje

Emisiile de gaze responsabile de efectul de seră sunt mult mai mici decât în cazul arderii motorinei. Deşi diferenţa nu este resimţită dramatic la nivelul ţevii de eşapament, cifrele se schimbă total dacă se ia în calcul faptul că arderea biodieselului nu face decât să elibereze dioxidul de carbon captat de plantele din care s-a obţinut biocombustibilul. Analizând în ansamblu, biodieselul este responsabil de emisii mai mici cu 50% în cazul CO, respectiv 78% pentru CO2.

Biodieselul conţine mult mai puţine hidrocarburi aromatice, multe dintre ele cancerigene, prezente în compoziţia motorinei. De asemenea, emisiile de particule sunt diminuate cu 20% comparativ cu motorina cu conţinut redus de sulf.

Reducerea emisiilor poluante nu are ca efect negativ scăderea puterii motoarelor. Asta pentru că biodieselul are o cifra cetanică (un indicator calitativ asemanător cifrei octanice pentru benzină) superioară

95


motorinei. De altfel, mulţi producători de autovehicule sunt încântaţi de perspectiva folosirii biodieselului, mizând inclusiv pe uzura mai mică a motoarelor. Spre deosebire de combustibilii obţinuţi din petrol, biodieselul este biodegradabil şi nu prezintă aceleaşi riscuri ecologice în cazul unor accidente soldate cu scurgeri accidentale.

Şi iarăşi de ce biodiesel?

Utilizarea combustibilului biodiesel este motivată de:

Reducerea consumului de combustibil fosil; Reducerea poluării mediului; Caracterul ecologic şi regenerabil al esterilor uleiurilor vegetale; Respectarea cerinţelor protocolului de la Kyoto; Performanţele energetice sunt aceleaşi cu ale motorinei; Nu conţine sulf, permiţând folosirea de catalizatori; Utilizarea unui litru de biodiesel conduce la economisirea a 0,71-0,91 kg combustibil fosil. Emisiile

poluante ale biodieselului sunt reduse cu excepţia oxizilor de azot, lipsa sulfului. Biodiesel-ul este un combustibil mai eficient din punct de vedere al emisiilor de CO2 decât diesel-ul pe

bază de petrol şi nu se limitează la automobile, fiind utilizat şi de trenuri şi avioane.

Caracterul ecologic al combustibilului Biodiesel este dat de:

Toxicitatea redusă în cazul ingerării-doza letală fiind de 2000 mg/kg corp ( de 10 ori mai puţin toxic decât sarea de bucătărie);

Toxicitate redusă în cazul poluării apelor; Risc redus de contaminare a solului-biodieselul fiind biodegradabil după 21 de zile 95% în timp ce

doar 75% din motorină se degradează . Pericol mai redus de aprindere şi explozie la transport sau în timpul stocării, datorită punctului de

inflamabilitate mai ridicat (150-1600 C faţă de 55-600 C pentru motorină). Protocolul de la Kyoto defineşte emisiile ce produc efectul de seră pe baza conceptului de potenţial de

încălzire globală. Emisiile produse prin arderea biodieselului nu sunt luate în calcul considerând că bioxidul de carbon

emis este compensat de consumul bioxidului de carbon din plante. Utilizarea uleiului vegetal uzat pentru obţinerea biodieselului permite reducerea costurilor legate de

colectarea şi reciclarea acestuia.

Dezavantaje

Un studiu recent, pare să diminueze însă entuziasmul legat de beneficiile utilizării combustibililor bio. În urma cercetărilor efectuate anul trecut în plantaţiile de palmieri din Indonezia şi Malaezia, s-a ajuns la concluzia că cererea tot mai mare de ulei de palmier venită din rândul statelor europene cauzează prejudicii imense pădurii tropicale, aceasta fiind defrişată pentru a face loc plantaţiilor de palmieri. Mai mult, utilizarea îngrăşămintelor chimice are efecte devastatoare asupra mediului. O a treia cauză poluatoare a întregului proces de producţie a combustibililor bio o constituie incendierea câmpurilor de turbă, pentru a face loc plantaţiilor de palmieri, emisiile de carbon astfel rezultate având efecte devastatoare asupra atmosferei. Astfel, Indonezia a devenit al treilea mare poluator al lumii, după Statele Unite şi China, se arată în studiul realizat de institutele de cercetare Westlands International şi Delft Hydraulics. Concluzia este că utilizarea biocombustibililor ar putea produce emisii mult mai dăunătoare decât cele rezultate în urma arderii combustibililor fosili. Ca urmare a rezultatelor evidenţiate de studiu, guvernul olandez a decis să suspende subvenţiile acordate utilizatorilor de combustibili bio. În acest moment, există o serie de acţiuni care încearcă să identifice sursa exactă a combustibililor, pentru a se stabili dacă întreg sistemul de cultivare şi procesare dintr-o anumită plantaţie respectă normele ecologice. Uleiurile brute vegetale au un procent ridicat de sedimente (2%) faţă de motorine (0,05%), uleiurile vegetale au o stabilitate redusă datorită posibilelor reacţii de hidroliză, oxidare şi polimerizare dând naştere la depuneri (gume) suplimentare. Gumele formate pot determina înfundarea filtrelor şi deteriorarea

96


sistemului de injecţie. Acest dezavantaj poate fi neutralizat prin tratarea uleiurilor vegetale cu aditivi suplimentari. Dezbaterile privind gradul de utilizare al biodieselului în motoarele obişnuite sunt extrem de aprinse. Folosirea biodieselului în motoare nemodificate poate duce la probleme: întrucât biodieselul este un solvent mai bun decât motorina clasică, are un efect secundar nedorit în faptul că înlătură depunerile din motor, curăţă liniile de combustibil şi aduce toate aceste particule la nivelul injectoarelor. Evident, blocarea pompei de injecţie sau a injectoarelor este o problemă des întâlnită. În plus, la trecerea de la motorină la biodiesel, este necesară de cele mai multe ori schimbarea filtrului de combustibil, pentru că şi acesta este „înecat“ cu depuneri. În plus, biodieselul dizolvă fără probleme orice garnitură sau racord din cauciuc, aşa încât prezenţa acestora în motoare trebuie evitată (astfel de garnituri erau utilizate pe scară largă înainte de 1992, dar au fost înlocuite în motoarele moderne cu un compus sintetic nedizolvabil). Deşi biodieselul este lăudat pentru emisiile nocive reduse, există şi critici îndreptate spre o anumită categorie de noxe - oxizii de azot. Arderea biodieselului pur produce cu 5% mai mulţi oxizi de azot decât în cazul motorinei. Această situaţie se datorează compoziţiei chimice a biodieselului: moleculele de grăsimi vegetale şi animale conţin mulţi atomi de oxigen (pentru comparaţie, motorina este un amestec de hidrocarburi, compuşi chimici care conţin carbon şi hidrogen, nu şi oxigen), iar aceştia oxidează mai uşor azotul conţinut de aerul introdus în cilindri. Totuşi, biodieselul este utilizat în stare pură destul de rar, iar în cazul amestecului cu motorina, creşterea cantităţii de oxizi de azot eşapate este nesemnificativă.

Cafeaua - O noua sursa de biocombustibil

Pe lângă faptul că ne ţine treji în fiecare zi, cafeaua ar putea fi un foarte bun combustibil pentru maşini. Aceasta este ideea din spatele unui nou studiu care explică că boabele de cafea folosite pot fi transformate în combustibil biodiesel. Probabil cafeaua nu va înlocui niciodată petrolul dar resturile unui capucino folosit ar putea ca într-o zi să ne ajute la reducerea impactului asupra mediului, au spus autorii acestui studiu. Ei spun că va veni vremea când toate resturile produselor şi alimentelor pe care le folosim vor fi o sursă sigură de biocombustibil. De zeci de ani oamenii de stiinţă au ştiut că boabele de cafea conţin ulei. Susanta Mohapatra, un inginer chimist de la universitatea din Nevada, şi colegii ei au fost primii care au analizat boabele de cafea. Pentru a face analiza boabelor de cafea, echipa le usucă într-un cuptor. Apoi ei amestecă pulberea rezultată cu o combinaţie de solvenţi care separă uleiul rezultat de soluţie. Ei extrag uleiul, economisind solvenţii pentru urmatoarea etapă de prelucrare. Resturile care ramân ar putea fi folosite drept compost, etanol sau palete de combustibil. Studiul a arătat că boabele utilizate conţin aproximativ 15 % ulei şi depind de tipul cafelei. Acestea nu sunt prea departe de proporţiile din soia, rapiţă şi uleiurile de palmier. Uleiul din cafea este mult mai stabil decât alte surse din cauza antioxidantului mare pe care îl conţine.

97


Biodiesel din alge marine

Biodiesel-ul pare a fi unul din combustibilii viitorului, în principal datorită abundenţei resurselor prime naturale din care se poate produce. În acest context nu ne miră faptul că biodiesel-ul se poate produce mai nou şi din alge marine. Cel mai mare avantaj al algelor este că se poate obţine de 30 de ori mai mult biodiesel pe hectar decât din porumb sau soia. Aăugând faptul că algele cresc în apă sărată (cea mai abundentă substanţă pe Pamânt) începem să înţelegem de ce algele marine pot deveni o alternativă la petrol. Biodiesel-ul obţinut din alge necesită un proces de fabricaţie cu emisie scazută de CO2, foloseşte resurse uşor regenerabile şi este compatibil cu motoarele actuale şi infrastructura de distribuţie. Singurul dezavantaj este că algele trebuie crescute în încăperi închise, pentru a reduce riscul contaminarii bacteorologice cauzată de razele soarelui. Acest lucru se traduce prin nevoia de spaţii mai mari, echipament suplimentar şi supraveghere mai atentă. Până în clipa de faţă există deja câteva companii care cercetează biodiesel-ul obţinut din alge marine, una dintre acestea, Solazyme, demonstrând deja viabilitatea ideii cu un prototip de Mercedes C320 alimentat cu biodiesel din alge marine.

Biocarburanţii şi mediul

Conceptul de energii alternative a fost de la bun început legat de ideea de mediu curat, eliminarea poluării, protejarea unei planete sufocate de emisii cu efect de seră. Găurile din stratul de ozon, schimbările climatice majore sunt tot atâtea motive de îngrijorare cu trimitere directă la folosirea combustibililor fosili. Folosirea energiei din biomasă pare o soluţie, la fel de la îndemână ca energia eoliană sau cea solară. Studiile recente au arătat că lucrurile nu stau chiar aşa. Biocombustibilii reduc emisiile de gaze cu efect de seră, dar producerea lor are impact asupra mediului. În primul rând, biomasa are nevoie de pământ. Cum nu este recomandabil ca acesta să fie scos din circuitul agricol clasic, pentru a nu diminua rezervele de hrană, soluţia simplă constă în nedoritele defrişări. Oficialii ONU remarcă în raport că ceea ce se câştigă prin reducerea noxelor emanate de maşini, se poate pierde prin despăduririle necontrolate. Echilibrul trebuie menţinut prin controlul strict al emisiilor de gaze cu efect de seră, prin legi de mediu drastice şi prin protejarea zonelor verzi. Drumul de la boaba de porumb la etanolul din rezervorul maşinii este costisitor şi implică agricultură intensivă, nu ecologică. Producţia mare la hectar nu se poate obţine fără îngrăşămintele şi pesticidele care distrug solul. De aceea, producerea pe scară largă a biocarburanţilor trebuie inclusă într-un plan global, cu reguli general acceptate. Mai mult, oficialii ONU recomandă anumite tipuri de culturi de biomasă. Studiile recente arată că, de exemplu, pentru producerea unui litru de etanol din porumb se consumă prea multă energie, cu efectele conexe asupra mediului. În consecinţă, multe din culturile de biomasă din SUA sau din Europa nu sunt viabile pe termen lung. Rămân cele bazate pe ulei de palmier sau trestie de zahăr. Aceste culturi sunt eficiente, dar nu pot fi, deocamdată, urmărite la nivel mondial. La începutul acestui an, Olanda a anunţat că va renunţa să subvenţioneze importul de biodiesel, tocmai pentru că uleiul de palmier este obţinut cu sacrificarea a sute de hectare de pădure tropicală. Raportul ONU concluzionează astfel că biocombustibilii sunt o alternativă la combustibilii fosili doar dacă aceştia sunt utilizaţi cu discernământ.

Paradox şi strategii riscante

Odată rezolvată această problemă, folosirea bioenergiei va duce la hrană mai ieftină şi productivitate mai mare, premisele eradicării sărăciei în lumea a treia. Oficialii ONU trag însă şi semnalul de alarmă aferent. Nevoia tot mai mare de energie a lumii civilizate ar putea duce, paradoxal, la adâncirea sărăciei. Proprietarii de terenuri mici ar putea fi înghiţiţi de marile concerne, pentru care producţia de biocarburant, produs cu piaţă de desfacere în creştere, ar fi mai importantă decât culturile destinate industriei alimentare. Cu alte cuvinte, etanolul ar putea fi mai atractiv pentru investitori decât mălaiul sau fulgii de porumb. De aceea, specialiştii cer factorilor de răspundere să pună înainte de toate nevoile de hrană şi de siguranţa alimentară a populaţiei. Legat de acest capitol, documentul este extrem de critic la adresa barierelor comerciale dintre state. De exemplu, la ora actuală, cel mai eficient biocombustibil este cel produs din trestia de zahăr sau din ulei de palmier. Deci provenit din ţări slab dezvoltate din Africa, Asia şi America de Sud. Taxele impuse de

98

http://www.solazyme.com/


către unele puteri importului de biocombustibil sunt exorbitante, ceea ce face ca profitul producătorilor să fie minim, deşi aceştia renunţă la terenurile destinate agriculturii de bază în favoarea culturilor de biomasă. Rezultatul: mai puţină hrană în speranţa unor câştiguri semnificative pe termen lung. O strategie riscantă şi lăsată la mâna marilor puteri ale lumii, care fac legea la nivel macroeconomic.

Bibliografie:

- ,,Energeia” revistă on-line;- ,,EcoMagazin” revistă on-line;- Revista ,,Biodiesel magazin”

99


PROBLEMATICA ENERGIEI- RESURSE REGENERABILE-EPUIZABILE

PROF. DAN MARIA COLEGIUL TEHNIC ”ALESANDRU PAPIU-ILARIAN” ZALAU

În contextul actual al globalizării, al impunerii unei pieţe unice mondiale, cât şi din perspectiva demografică, problematica energiei şi a resurselor energetice se impune ca subiect de dezbatere în încercarea de a găsi soluţii de eficientizare a consumului energetic, şi de implementare de exploatări cât mai ecologice a resurselor energetice fosile. Cu această ocazie aş dori să mulţumesc oraganizatorilor acestui simpozion, pentru abordarea acestor teme de interes.

Energia este o categorie filozofică cu puternice implicaţii tehnice, sociale, economice şi chiar politice.La ora actuală energia este indispensabilă civilizaţiei umane şi se recunoaşte faptul că există o corelaţie şi o interdependenţă între cei trei ”E” : Energie , Economie , Ecologie.Există trei termeni care sunt invocaţi frecvent în domeniul energeticii: resurse, tehnologii, eficienţă.

Energia, lărgirea gamei ei de utilizare şi a extinderii spaţiale, evoluţia resurselor energetice atât cantitativ globală cât şi pe categorii, au marcat încă de la început progresul civilizatiei umane şi a impus, mai ales în ultimii 100 de ani jaloanele fundamentale ale societăţii tehnologice.Chiar în perspectiva trecerii viitoare de la societatea industrială şi informatizată, la societatea bazată pe cunoaştere, omenirea secolului XXI va rămâne dependentă de sursele de energie.

Sursa de energie primordială şi esenţială a omenirii este concentrată în Soare, la nivelul masei de repaus care, prin reacţii nucleare de fuziune determină emisia unei cantităţi de energie cu o putere de 3,87x1023 kW . Din aceasta energie, Pământul nu interceptează decat cea a doua miliarda parte, adica o energie cu o putere de 1,76x1014 kW.

Din aceasta cantitate, la suprafaţa Pământului ajunge doar o energie cu o densitate ce variază între 1000 şi 2500 kWh/m2, în funcţie de latitudine. Aceasta constituie baza resurselor energetice terestre (în afară de energia nucleară, geotermală şi a mareelor), după cum urmează:~23% din aceasta energie provoacă formarea circuitului apei în natură: evaporarea apei din oceane, mări, lacuri, cursuri de apă, acumularea în nori şi declanşarea precipitaţiilor;deci energia electromagnetică se înmagazinează sub formă de energie hidraulică (în căderile şi mişcările apei);~0,21% contribuie la formarea sistemului climatic al vânturilor: energia electromagnetică solară înmagazinâdu-se în energie eoliana, iar o parte din aceasta se transformă, în continuare, în energia valurilor;~0,023% reprezintă energie care prin procesul de fotosinteză se acumulează în materia organică (masă verde).

În continuare, la o scara de timp geologica, aceasta, sub influenţa presiunii, temperaturii şi bacteriilor se transformă în cărbune, iar împreună cu masa animală se transforma în petrol şi gaze naturale - prin procesul de încarbonare.O clasificare a energiilor epuizabile şi regenerabile cunoscute la ora actuală, precum şi potenţialul teoretic de utilizare al acestora sunt prezentate în Tabelul 1.1. .

100


Tabel 1.1. Potenţialul teoretic de utilizare a energiilor epuizabile şi regenerabile cunoscute la ora actuală.

Energii epuizabile Potenţialul teoretic în zăcământ [kWh]Energia nucleară de fuziune 1020

Energia nucleară de fisiune 547 x 1015

Energia combustibililor fosili 55 x 1015

Energii regenerabile Potenţialul teoretic annual [kWh]Energia solară 58 x 1016

Energie geotermală 134 x 1012

Energia mareelor 7 x 1016

Energia eoliană 17 x 1014

Energia hidraulică 33 x 1012

Abia după anul 1800, cărbunele începe să fie utilizat intens o dată cu introducerea în circuitul industrial a maşinilor cu aburi. De asemenea, o data cu apariţia motoarelor cu explozie, începe exploatarea tot mai intensă a petrolului. În secolul XIX, structura consumului de energie începe să reflecte aspectele societăţii industriale, când omul a devenit un mare consumator de energie din variate resurse pentru hrană, comerţ, industrie, transport.Secolul XX a fost un secol al omului tehnologic care a utilizat cantităţi foarte mari de energie atât din resurse energetice epuizabile cât şi din cele regenerabile. Aceiaşi tendinţă confirmă şi în secolul XXI, cu accent pe creşterea ponderii resurselor regenerabile şi pe creşterea eficienţei energetice prin informatizarea proceselor.

În natură există 2 categorii de agenţi economici şi de resurse energetice. Agenţi energetici ( resurse energetice şi energii ) epuizabili şi regenerabili.Agenţii energetici epuizabili(AEE) sunt cei care dupa o perioada de timp se consumă.Agenţii energetici regenerabili(AER), respectiv energiile regenerabile sunt acelea care se regenerează, se reproduc continuu, fiind inepuizabile.Pentru a putea avea o privire de ansamblu asupra importanţei economice a fiecarui agent in parte, se prezintă cantitaţile de energie conţinute, înmagazinate în agenţii enrgetici epuizabili si în agenţii energetici regenerabili.A) Energie din AEE : Energia nucleară de fuziune ≈ 1020 kWh

Energia nucleară de fisiune ≈ 547 x 103 x 1012 kWh Energia combustibililor fosili ≈ 55 x 103 x 1012 kWh Energia geotermica ≈ 134 x 1012 kWh

B) Energie din AER : Energia solară ≈ 58 x 104 x 1012 kWh Energia mareelor ≈ 7 x 104 x 1012 kWh Energia eoliană ≈ 17 x 102 x 1012 kWh Energia hidraulică ≈ 33 x 1012 kWh

Valorile prezentate mai sus sunt valori ale potenţialului teoreticÎn anul 2010 la nivel planetar se estimează un consum de energie echivalent a 5 x 1013 W.

Cea mai mare parte a energiei de care omul poate sa dispună la ora actuală provine de la “SOARE”. Energia solară se găseşte înmagazinată în combustibili fosili care sunt suportul esenţial energetic la ora actuală. “Energia solară” e posibil de utilizat în variantă directă de la Soare “Energia solară” se înmagazinează în tot ce este vegetaţie inclusiv lemnul. “Energia solară” are produşi secundari cum ar fi – energia eoliană datorată antrenarii maselor de aer datorita diferenţelor de temperatura si umiditate cauzate de dispunerea diferită a cantitaţii de enrgie solară. “Energia solară” se înmagazinează si in energia hidro prezentă in circuitul apei în natură. “Energia mareelor” se datorează forţei gravitaţionale exercitate de lună şi soare. “Energia geotermală” este rezultatul inerţiei termice a Pământului. “Energia nucleară “ este energia masei de repaos, rezultatul acumulării energiei în nucleele unor elemente. Ea se degajă în anumite condiţii .

101


Ponderea agenţilor eneretici (AEE+AER). Cu structura consumului mondial de energie în anul 2006 se prezintă în fig. 1.1., iar pentru AER, în fig. 1.2.Fig. 1.1. Ponderea agenţilor energetici în Fig. 1.2. Structura surselor de energie din structura consumului de energie (anul 2006) AER (anul 2006)

Regenerabilitatea şi durabilitatea resurselor energetice regenerabile.Cele doua concepte utilizate in aceast material "regenerabil" şi "durabil", nu sunt comparabile, ele vizează entităţi sistemice distincte şi în nici un caz antagonice. Astfel, noţiunea de "regenerabil" descrie o proprietate a resursei energetice, pe când "durabil" se refera la modul cum este utilizata acea resursă energetica .Din punct de vedere energetic regenerabilitatea s-ar putea descrie prin faptul că energia obţinută dintr-o sursa energetică este întotdeauna, în mod continuu şi natural înlocuită de cantităţi adiţionale de energie, această înlocuire având loc la aceeaşi scară de timp cu cea la care s-a făcut obţinerea de energie.Având în vedere cele arătate mai sus se poate spune că resursele energetice considerate epuizabile (cărbune, petrol, gaze naturale) sunt regenerabile dar la scara geologică (milioane de ani). Pentru scara de timp umană, timpul geologic este inacceptabil de mare, din această cauză s-a căzut de acord în a clasifica acest tip de resurse ca epuizabile.Cu totul altfel stau lucrurile pentru resursele energetice ca: energia eoliană, solară, energia din biomasă , energia geotermală şi energia hidraulică: procesul de regenerabilitate al acestora se desfaşoară în mod continuu în natură, independent de intervenţia omului, el fiind legat de fenomenele naturale ale Pământului.Valorificarea energiei solare, eoliene şi energiei din biomasă se poate face oricât de intensiv, singurele probleme pe care le ridică exploatarea lor fiind de natură tehnico-economică. Deci aceste resurse de energie se pot utiliza în mod continuu, cu aceeaşi rată de exploatare şi pentru un timp îndelungat, practic infinit. O astfel de exploatare durabilă se poate face în cazul energiei hidraulice a cursurilor de apa şi geotermale doar în anumite condiţii, bine stabilite, altfel cele două surse energetice pot primi, în timp, proprietăţi similare cu resursele energetice epuizabile, din acest motiv ele constituie un caz particular de resurse energetice regenerabile.

102


Particularitaţile energiei hidro si geotermale din punct de vedere al regenerabilităţii:a) Resursele energetice ale cursurilor de apă: energia hidraulică depinde de regimul precipitaţiilor. Puterea livrată de amenajarea hidroelectrică depinde de afluenţa momentană a cursului de apă (amenajari pe firul apei). În cazul amenajărilor cu baraj, prin acumularea apei în lacuri artificiale se permite o regularizare a variaţiilor sezoniere a cursului de apă, astfel încât se obţine o producţie constantă de energie electrică. În ambele cazuri însă, dacă se selectează o perioadă scurtă de timp dintr-un anotimp secetos, combinat cu o utilizare intensivă (irigaţii, alimentare cu apă a oraşelor, etc.), nivelul apei atât din lacul de acumulare cât şi a cursului de apă, poate scădea atât de mult încât energia hidraulică conţinută în aceastea tinde spre epuizare.b) Energia geotermală: toate sistemele de exploatare convenţională a acestor resurse se bazează pe utilizarea căldurii fluidului geotermal, extras cu ajutorul sondelor de producţie - fie indirect (pentru producerea energiei electrice) fie direct. Aceasta duce însă, la o scădere în timp a proprietăţilor fizice (presiune, temperatura, volum de fluid) a zăcământului geotermal. Dupa un numar de ani, încetează producţia, iar restabilirea proprietăţilor iniţiale ale zăcământului începe prin procese naturale, ajungând la starea iniţiala teoretic după un timp infinit. Practic, regenerarea zăcământului geotermal (de exemplu până la 95 % din starea iniţială) se va realiza mult mai devreme, în general la aceeasi scara de timp ca şi a producţiei. Acest timp de regenerare se poate determina prin metode de simulare numerică şi depinde de tipul zăcământului.

Omul primitiv utiliza doar energia alimentelor (bioconversie) pentru asigurarea temperaturii constante a corpului şi asigurarea energiei mecanice de mişcare. Această energie era utilizată pentru a-si produce hrana şi, mai târziu, pentru a-si construi adăpost şi a vâna. Sursa principală de energie era energia solară care, prin procesul de fotosinteză, producea hidrocarburile necesare hranei.În urmă cu aproximativ 100000 de ani, s-a făcut primul salt energetic important: prin utilizarea controlata a focului, omul preistoric a utilizat lemnul pentru a produce căldură.Energia termică astfel obtinută era utilizată în 3 scopuri: prepararea hranei, incălzit şi iluminat.Un al doilea salt energetic s-a făcut cu cca 7000 ani î.Cr. când omul a invăţat să domesticească animalele si să cultive pământul. Primii agricultori utilizau şi energia animală pe langă cea a focului.Utilizarea intensivă a energiei vântului şi a apei a inceput abia in jurul anului 1400 d.C., când se extinde utilizarea morilor de vânt şi de apă. Conversia eoliană şi hidraulică în energie mecanică, pe scară largă, a dus la o nouă etapă în structura economiei energetice: apariţia consumului industrial şi, o data cu apariţia primelor nave comerciale, la consumul pentru transport. Tot în această perioadă a inceput să fie utilizat cărbunele drept combustibil, dar pe scară foarte mică.Evoluţia consumului energetic al omului în decursul istoriei în functie de felul de viaţă şi de activitate este redată în tabelul 1.2.

Tabelul 1.2. Evoluţia consumului energetic Omul în diferite perioade Anul aproximativ Consumul de energie [kWh/zi-om]

hrana casnic industrial transportOmul primitv -1000000 2 0 0 0Omul preistoric -100000 3 2 0 0Primii agricultori -7000 4 4 0 0Agricultori +1400 7 14 8 1Omul industrial +1800 8 36 27 16Omul tehnologic 1970 11 75 112 72Omul societăţii informaţionale 2000 13 163 215 90Trecerea de la 2kWh/zi-om necesari omului primitiv, la 270kWh/zi-om cât consumă omul în societatea modernă s-a datorat în special celor 3 factori majori:• creşterea demografică;• dezvoltarea tehnico-economică;• creşterea nivelului de trai.

Între acum 100000 ani şi perioada actuală, populaţia a crescut de 2,5 milioane ori, iar astăzi putem spune că în medie, populaţia globului se dublează la fiecare 35 ani. Dezvoltarea tehnico - economică şi creşterea nivelului de trai a dus de asemenea la creşterea consumului specific [kWh/zi-om].

103


La nivel global, observăm o neuniformitate care reflectă de fapt diferenţe foarte mari existente între diferitele regiuni geografice ale Pământului (tabelul 1.3.).

Tabelul 1.3. Consumul mondial de energie electrică şi structura lui pe marile regiuni geografice (anul 1991).

Regiunea Consumul de energie electrică [mil. t. e. c. ] Procentul din totalAfrica* 5,83 0,63%

America de Nord 302,94 32,71%America Latină* 38,77 4,19%Asia si Oceania 144,40 15,59%

Europa** 417,00 45,02%Ţările OPEC 17,30 1,87%

*Fără ţările OPEC: Algeria, Gabon, Libia, Nigeria, Indonezia, Iran, Irak, Kuwait, Qatar, Arabia Saudită, Emiratele Arabe Unite, Venezuela** Inclusiv CSIConsumul de energie depinde deci de zona geografică, situatia social - politică şi nivelul de dezvoltare tehnico - economică a ţării, statisticile arătând că 71% din populaţia globului consumă sub 24kWh/zi-om, 22% consumă (24 - 50)kWh/zi-om, 6% consumă până la 200kWh/zi-om şi numai 1% consumă peste 200kWh/zi-om.Consumul de energie este în general exprimat în tep (tone echivalent petrol).Consumul de energie al României în anul 2005 a fost de 40,5 milioane tep, din care:36,4% - gaze naturale 25,1% - ţiţei şi derivaţi petrolieri 22,4% - cărbune şi cocs 16,1% - hidro şi altele În anul 2005 , consumul total mondial a fost de 500 EJ (=5x1020J) din care 86,5% din conversia combustibililor fosili, cu o marjă de eroare de 10%. Aceasta îmseamnă un consum mediu de 15TW(=5x1013W). Nu toate economiile lumii masoară consumul de energie cu aceasi rigoare, deci calcului este supus erorii. Pe baza daelor existente se prezintă evoluţia din fig 1.4.Fig. 1.4. Variaţia consumului mondial din 1965 până în 2005, şi sursele de energie

Producţia internă de energie primară s-a menţinut constantă în ultimii ani (28 milioane tep), creşterea producţiei de cărbune compensând scăderea producţiei de ţiţei şi gaze naturale. Pe fondul creşterii consumului de energie primară, dependenţa de importuri a crescut de la 22,5% în anul 2000 la 34% în anul 2005.Consumul intern brut pe locuitor a fost în anul 2006 de 1,833 tep, cu 4,5% mai mare decât cel din 2005.

Concluzii: Strategia energetică are implicaţii majore asupra securităţii naţionale. Un rol esenţial în acest

104


domeniu revine asigurării securităţii energetice prin: asigurarea unei balanţe echilibrate între cerereşi productia nationala de energie, optimizarea structurii consumului de resurse energetice primare sicreşterea eficienţei energetice. Se recomandă a se acţiona cu prioritate pentru diversificarea surselor si rutelor de aprovizionare şi limitarea dependenţei de aprovizionare cu resurse energetice din import.

Bibliografie:

[1] Statistics 2006, Global Wind Energy Council Press Release February 17th 2006,www.ewea.org[2] European Market for Wind Turbine, EW A Press Release, Brussels, February 1st 2007 [3] The Solar PV Industry in 2006, Solar Energy Industry Association Report, www.seia.org [4] Wind Power Outlook 2006, American Wind Energy Association News Release,www.awea.org [5] Revue Science et Avenir, numarul iulie2004 [8] Northern 's Telepower System Powers Remote Satellite Earth Station in Antarctica -Project Brief, www.northem.org [10] Renewable Energy at Channel Islands National Park - Case Study by NationalRenewable Energy Laboratory, November 1997[11] Northern Provides Power for Brasilian Community - Project Brief, northern.org [12] Roger Taylor - Hybrids Power Systems - Workshop on Photovoltaics Hybride Systems,Montreal, Canada, Serptember 10,2001 [13.a.] Roger Taylor - Chalenge and Oportunities for Renewable Hybride Systems inDeveloping Countries - Workshop on Photovoltaics Hybride Systems, Montreal, Canada,Serptember 10,2001 [13.b.] V. Singh - Blending wind and solar into the diesel generator market. Research Reportdin REPP No. 12,2001 [14] Winrock Intematonal - Electricity on demand: reaching two billion cheaply withrenewable energy, Repport, July 1998 [15] Valve Xavier s,a., International experience with hybrid systems: energy management incommunities, Workshop on Photovoltaics Hybride Systems, Montreal, Canada, Serptember10,2001[16] Hybrid power suply Systems: Issues and answers - www.sandia.gov [18] Bontea, V. - Analiza valorii, Curs lito, Universitalea Politehnica din Bucureşti, 1976[19] DeSabata C. - Bazele fizice ale conversiei energiei solare, Ed. Facla, Timisoara, 1982[20] Dinescu A. - Utilizarea energie solare, Ed Tehnica, Bucureşti, 1980[21] Ionescu D.C. ş.a. - Monitorizarea şi evaluarea continua a eficienţei energetice, Ed. Agir, Bucureşti,2001[26] Nitu V. - Energetica generală şi conversia energiei, EDP, Bucureşti , 1980[27] Nitu V. - Bazele teoretice ale enrgeticii, Ed. Academiei RSR, Bucureşti[28] Raboca N. - Energia mondială, Casa de editura “Sarmis”, Cluj Napoca, 1995[29] Vuc Gh. - Gestiunea energiei şi managementul proiectelor energetice, Ed. Orizonturi Universitare, Timişoara, 2004.[30] www.wikipedia.org

105


SIMULARE SISTEM SOLAR ŞI HIBRID DE APLICAŢII IZOLATE

PROF DAVID ANNA LICEUL TRAIAN VUIA, TÂRGU MUREŞ

AbstractThe paper presents a model of solar system for producing electrical energy Constructive choice, the components, general electric scheme and the performance of the system are described.

Keywords: solar energy, hybrid system, green energy, eolian energy

1. IntroducereSistemele hibride fotovoltaice sunt de cele mai multe ori regăsite ca sisteme fotovoltaice combinate

cu generatoare eoliene sau generatoare Diesel. Acest tip de sisteme este foarte potrivit pentru alimentarea cu energie electrică a micilor consumatori din zonele izolate sau în zonele protejate din punct de vedere ecologic. Sistemele hibride sunt, de asemenea, utile şi în zonele conectate la reţeaua electrică, pentru reducerea poluării şi protejarea mediului, pentru gospodării individuale sau ferme, faruri de navigaţie, cabane montane, vile sau mici hoteluri.

Lucrarea de faţă prezintă un sistem hibrid fotovoltaic-eolian de mică putere.Ce este un sistem hibrid ?Utilizarea a doua sau mai multe surse de energie (din aria surselor de energie regenerabilă (solar–

termal şi fotovoltaic, vânt, biomasă, hidro) în funcţie de disponibilităţile (resursele) geoclimatice locale, în scopul obţinerii de electricitate şi căldură sau numai a uneia dintre aceste cerinţe, poate sta la baza realizării unor sisteme hibride.

Principiul Deoarece modul de furnizare a diferitelor surse de energie regenerabilă poate fi intermitent, dar şi

cu modalităţi diferite de intermitenţă, există posibilitatea de a realiza o bună furnizare de electricitate prin integrarea a două sau mai multe surse de energie, incluzând în acelaşi timp şi o formă de stocare a energiei.

Cel mai simplu sistem hibrid include o sursă de energie regenerabilă împreună cu o sursă convenţională de energie (ex. reţeaua de electricitate) ca sursă de rezervă, dar acesta nu poate fi luat strict ca un sistem hibrid de energie regenerabilă.

Proporţia utilizării surselor de energie regenerabilă în cadrul unui sistem hibrid este însemnată acolo unde diferite forme de generare a energiei electrice sunt combinate în cadrul unui sistem hibrid, ca de exemplu, un sistem fotovoltaic cu un generator de energie eoliană (cele mai frecvente soluţii de sisteme hibride utilizate).

Dacă locuiesc într-o zonă unde una sau mai multe din condiţiile de mai jos pot fi satisfăcute, şi anume:

- există bune resurse de energie solară; - există bune resurse de energia vântului;- există o agricultură dezvoltată şi, ca atare, pot fi utilizate deşeurile agricole disponibile;- sunt conectat la o reţea nesigură de electricitate, sau nu am acces la orice altă sursă (reţea) de

electricitate;- există o cerinţă de electricitate şi căldură, în special pentru clădiri mai mari, cum ar fi o şcoală, un

hotel, o clădire administrativă;- există oricare alt motiv de a avea o sursă de energie regenerabilă proprie (în scop educativ,

demonstrativ etc.),atunci, cea mai bună soluţie este utilizarea unui sistem hibrid constând din două sau mai multe surse de energie regenerabilă pentru livrarea de electricitate, cât şi pentru căldură (dacă este necesar).

Sistemele hibride bazate pe surse de energie regenerabilă pot contribui esenţial la dezvoltarea durabilă, un scop ce trebuie să caracterizeze începutul de secol 21.

106


2. Sisteme hibride de mică putere (independente sau conectate la reţea) Componentele de bază:

Un sistem hibrid tipic de mică putere trebuie să conţină următoarele componente: Generatorul solar PV, care conţine un număr de module solare fotovoltaice conectate

serie/paralel (funcţie de nivelul de tensiune şi curent necesare), incluzând elemente de protecţie şi conectare(diode de by-pass/ sau blocare). Acest grup de echipamente livrează partea de energie electrică prin conversia energiei solare.

Generatorul eolian produce partea de energie electrică necesară prin conversia energiei mecanice produsă de vânt.

Unitatea de stocare (un set de baterii de acumulatori). Sunt folosite de obicei bateriile cu Pb, dar şi bateriile Ni-Cd sau Ni-Fe au fost utilizate în aplicaţiile din aria surselor de energie regenerabilă.

Unitatea de condiţionare a energiei . Aceasta poate fi un convertor c.c./c.a. (pentru sarcini în c.c.) şi/sau invertor (pentru sarcini în c.a.)

Care sunt avantajele?Principalele avantaje (beneficii) ale unui sistem hibrid sunt următoarele:

Posibilitatea combinării a doua sau mai multe surse regenerabile de energie, luând în considerare potenţialul natural local al utilizatorilor;

Protecţia mediului, în special în ceea ce priveşte reducerea emisiilor de CO2;

Preţ scăzut pentru energia eoliană şi, de asemenea, energia solară poate fi competitivă cu energia nucleară, cu cea pe bază de cărbune sau gaze naturale, considerând ţintele urmărite pentru viitor, privind costurile pentru combustibili şi energia nucleară;

Securitatea şi diversitatea alimentării; Amplasare modulară şi instalare rapidă; Sursa de energie este abundentă, fără interdicţie şi nelimitată.

Costurile pot fi anticipate şi nu pot fi influenţate de fluctuaţiile în preţul combustibililor; numai preţul bateriilor ar putea influenţa într-o anumită măsură preţul, acolo unde acestea sunt incorporate în sistem.

Considerente legale şi instrumente financiareDirectiva pentru promovarea electricităţii din surse de energie regenerabilă (Directiva RES–

E) reprezintă cadrul legal general pentru dezvoltarea producerii de electricitate prin sistemele PV şi eoliene, pe baza unor planuri de susţinere specifice, adoptate de către statele membre.

Directiva prevede un scop important al UE şi determină cadrul pentru procedura administrativă, accesul la reţea, măsuri de susţinere şi garantarea electricităţii verzi (obţinute din surse regenerabile), de asemenea, ca ţinte importante pentru UE.

Pe plan intern, cea mai importantă şi, în acelaşi timp, cea mai cuprinzătoare, este Hotărârea de Guvern 1069/2007 – „Strategia energetică a României pentru perioada 2007-2020”.

3. Stadiul sistemelor hibride pe plan mondial

Sistemele hibride sunt amplasate cu precădere în zone izolate cum ar fi unele insule, dar pot integrate cu rezultate bune și în zone rezidenţiale, în locuri special amenajate în parcuri sau rezervaţii naturale, acolo unde se pune mare accent pe păstrarea mediului cât mai puţin poluat. Pe plan mondial, cel mai mare sistem hibrid solar-eolian a fost realizat pe insula Pellworm, în Germania. Aria fotovoltaică are o putere de 800kW, primii 300kW fiind instalaţi încă din 1983. Sistemul a fost modificat în 2006 şi actualmente are o putere de vârf instalată de 1,1 MW (fotovoltaic şi solar). Sistemul hibrid de pe insula Kithos utilizează 100kW fotovoltaic, o turbină eoliană de 100kW şi baterii de 600kWh. Întreg sistemul este conectat la reţeaua de distribuţie electrică existentă care este alimentată de un generator diesel de 200kVA. 3 de invertoare de câte 50kWA funcţionează simultan, livrând energie reţelei. Centrala este monitorizată de un sistem de control care optimizează cantitatea de energie regenerabilă pusă la dispoziţie reţelei.

Centrala de la Wilpena Pound combină un sistem fotovoltaic de 100kW, înmagazinare de energie în baterii de 400kWh şi un generator Diesel de 440kW. Noaptea, un sistem inteligent comandat automat comută între baterii şi cel mai eficient generator Diesel, pentru a oferi energia necesară sarcinii conectate. Un sistem de transmisie prin modem asigură monitorizarea şi controlul sistemului hibrid.

Un alt exemplu de implementare a sistemelor hibride îl constituie Death Valley National Park, din districtul Maze – S.U.A. În acest parc s-a deschis un sistem hibrid fotovoltaic-propan din 1994, cu o putere instalată de 13kW care a stopat emisiile de gaze şi problemele legate de contaminarea mediului

107


înconjurător, nemaipunând la socoteală combustibilul consumat pentru zona de 3350m. La centrala Wildrose Ranger, modulele fotovoltaice instalate au redus cererea de energie de la generatoarele Diesel cu 46%. Astfel, s-a redus consumul de motorină, poluarea sonoră şi emisiile de gaze, ceea ce a îmbunătăţit condiţiile pentru vizitatori şi angajaţi. Spre deosebire de generatoarele Diesel, sistemele solare sunt surse „curate”, sigure şi silenţioase de energie electrică.

Sisteme independente

Sunt aplicate la sisteme unde reţeaua electrică nu ajunge până la o locuinţă, fiind posibilă ca să-se producă propria electricitate. Caracteristic acestor sisteme este faptul că această energie va trebui înmagazinată, deoarece fluxul solar variază pe durata zilei precum şi cu modificarea vremii. În acest fel, se poate obţine un curent electric reglat independent de variaţia energiei captate, dacă media acestei energii captate depăşeşte consumul mediu. Sursa de energie poate să fie foarte diversificată începând de la captatoare fotovoltaice, generatoare eoliene, sisteme termoelectrice bazate pe efectul Seebeck sau chiar alte generatoare între care şi moto-generatoare clasice sau chiar celule de energie.În acest sistem bateriile reprezintă cel mai obişnuit instrument de înmagazinare a electricităţii, deoarece pot înmagazina electricitate pe durate lungi de timp. Aceste sisteme se compun de obicei din:

Panourile fotovoltaice produc electricitate. Bateriile pentru înmagazinarea energiei electrice Regulatorul care permite reglarea curentuluzi de încărcare baterii astfel încât acestea să nu se

consume prea repede. Alternatorul care transformă curentul continuu din baterii în curent alternativ dacă receptorii din

locuinţă utilizează curent alternativ (alternatorul nu va fi necesar dacă receptorii folosesc curent continuu).

Pentru « a dimensiona sistemul solar » trebuie luate în consideraţie următoarele:

a) Cum locuinţa trebuie să fie independentă de electriciate, consumul zilnic trebuie să fie calculat. Pentru a face acest lucru, consumul de energie al tutuor receptorilor, în funcţie de nevoile familiei, trebuie să fie însumat odată la o perioadă de 24 de ore. Numărul de baterii va fi apoi ales astfel încât să se satisfacă necesarul de energie, cu o mică marjă de siguranţă.

b) Numai odată ce această etapă este încheiată se poate cunoaşte suprafaţa necesară de panouri fotovoltaice. Trebuie să fie suficientă pentru a încărca bateriile în fiecare săptămână. Va depinde în mare măsură de cantitatea de energie solară disponibilă în locuinţă. După cum am constatat mai devreme, energia radiantă a soarelui variază cu latitudinea, relieful, climatul şi obstacolele. Luarea unei hotărâri în ceea ce priveşte toate aceste deziderate se numeşte «dimensionarea unui sistem solar».Este important ca apoi să se aleagă echipament cu consum redus, deoarece de obicei acest echipament, utilizat pentru înmagazinarea energiei în baterii, ocupă mult spaţiu şi este scump. În orice caz, autonomia acestor sisteme face posibilă evitarea unei munci dificile pentru extinderea reţelei de electrificare. Cabanele montane, toaletele izolate, clădirile fermelor, stâlpii de telecomunicaţii, pompele de apă, refugiile etc. au fost echipate cu sisteme fotovoltaice (generatoare solare).

Schema electrică generală de principiu

108


Pentru evaluarea potențialului solar vor fi luate în considerare următoarele elemente: Radiaţia medie zilnică sau lunară măsurată în W/mp Variaţia anuală a unghiului de incidenţă a razelor solare Valoarea medie a radiaţiei solare în afara atmosferei

Simularea in mediul Simulink

Simularea s-a realizat în mediul SIMULINK unde s-au definit diferitele modele din schema. Modelul panoului fotovoltaic se compune din celule cuplate în serie respectiv în paralel. Modelul unei celule este cel din figura alăturată:

Ea se compune dintr-o sursa de curent cuplată în paralel cu o diodă. Modelul static se poate exprima prin relația (Lorenzo 1994):

unde este un termen de scalare, este constanta lui Boltzman, temperatura celulei fotovoltaice, curentul de saturație. Caracteristica tensiune curent binecunoscuta în acest caz este:

109


Pentru construcția modelului panoului s-a folosit metoda cuplării în serie și paralel a acestor circuite, numărul lor fiind un parametru al panoului (Riso-2000).

Structura panoului și modelul SimulinkModelul bateriei se bazează pe modelul cinetic KiBaM elaborat în cadrul universității (Riso-2000,

Manwell 1994) reprezentat în figura alăturată:

Modelul Bateriei și modelul Simulinkunde pe caracteristica statică este comparată cu modelul dinamic bazat pe capacitatea

și constantele și .

Pentru bateriile utilizate actualmente aceste constante au fost determinate în urma minimizării erorii pătratice dintre capacitatea teoretic calculată și cel obținut din date experimentale.Regulatorul de încărcare asigură o încărcare cu un curent constant în cazul în care tensiunea de acumlator nu depășește o valoare maxim admis. Sarcina este o sarcină rezistivă iar modelul invertorului (230Vac) este cel din modelul Simulink.

Astfel cunoscând valoarea intensității solare se poate modela starea sistemului

110


Date simulate (Riso-2000)Concluzii, rezultate: s-a propus și s-a realizat un model în mediul SIMULINK simular cu cel din cadrul programului Riso-R-1219(EN) unde sursa modelelor SIMULINK nu sunt puse la dispoziția utilizatorilor. Astfel devine posibilă efectuarea unor teste, simulări pentru alte structuri decăt cele studiate în cadrul acestui proiect și anume studiul unor sisteme hibride eoliene cuplate cu cel solar. Deci, sistemul hibrid reprezintă un pas înainte, important pentru viitorul producerii de energie electrică total nepoluantă, aşa numita „energie verde”, pe teritoriul României. Acest aspect este foarte important, în special datorită obligaţiilor pe care şi le-a asumat ţara noastră în faţa forumurilor internaţionale la momentul integrării în Uniunea Europeană.

BIBLIOGRAFIE

1. Design of a test bench for the analysis of a hibrid power system. Octavian Curea, Ionel Vechiu, Haritza Camblong Lipsi, Estia Technopole IZARBEL, Bidart, France (2004)

2. Models for a Stand –Alone PV System. Anca D. Hansen, Poul Sorensen, Lars H. Hansen and Henrik Binder. Riso National Laboratory, Roskilde, December 2000

3. Design and simulation of photovoltaic super system using Simulink, Tyson Dentlerder, California Polytechnic State University, 2006.

4. Selecting the Accurate Solar Panel Simulation Model. Krisztina Leban, Ewen Ritchie. Aalborg University, Denmark.

5. Bazele fizici ale conversiei energiei solare, De Sabata Coleta, Rothenstein B, Borneas, M. Munteanu Al. Editura Facla 1982

6. Generatoare Solare. Moraru Doina, Popescu Cristian. Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică 1978

111


ÎNCALZIREA GLOBALĂ ŞI EFECTELE EI NEFASTE

ELEV: DEDIU G. IULIUS MADALIN – CLS. A XII A PROFESORI COORDONATORI:

MARIEA TARĂU, NEACŞU AURICA, IORDACHE ELENA

INTRODUCERE

Încălzirea globală este o problemă complexă, care îi nedumereşte pe oamenii de ştiinta din ce in ce mai mult.

Ce este de fapt incălzirea globală?Încălzirea globală este creşterea continuă a temperaturilor medii înregistrate ale atmosferei în

imediata apropiere a solului, precum şi a apei oceanelor, constatată în ultimele decenii.Temperatura medie a aerului în apropierea suprafeţei Pământului a crescut în ultimul secol cu

0,74 ±0,18 °C. Grupul interguvernamental de experţi în evoluţia climei (Intergovernmental Panel on Climate

Change) afirmă că „cea mai mare parte a creşterii temperaturii medii în a doua jumătatea a secolului al XX-lea se datorează probabil creşterii concentraţiei gazelor cu efect de seră, de provenienţă antropică. Ei consideră că fenomenele naturale ca variaţiile solare şi vulcanismul au avut un mic efect de încălzire până în anii 1950, dar după, efectul a fost de uşoară răcire.

Încălzirea globală are efecte profunde în cele mai diferite domenii. Ea determină ridicarea nivelului mării, extreme climatice, topirea gheţarilor, extincţia a numeroase specii şi schimbări privind sănătatea oamenilor. Împotriva efectelor încălzirii globale se duce o luptă susţinută, al cărei aspect central este ratificarea de către guverne a Protocolului de la Kyoto privind reducerea emisiei poluanţilor care influenţează viteza încălzirii.

I. CAUZELE INCALZIRII GLOBALE

Cauzele încălzirii globale sunt considerate a fi efectul de seră intensificat prin poluarea produsă de activitatile antropice (industrie, automobile etc.), ciclicitatea naturală in activitatea solară, efectul sinergic si efectul antropic.

I.1. Efectul de serăEfectul de seră este un fenomen natural prin care o parte a radiaţiei terestre în infraroşu este

reţinută de atmosfera terestră. Efectul se datorează gazelor cu efect de seră care reflectă înapoi această radiaţie.În figura de mai jos sunt prezentate fluxurile termice în atmosferă, în regim stabilizat. Din radiaţia solară incidentă, de 342 W/m2 cota de 107 W/m2 este reflectată de atmosferă şi sol. Restul este reţinut în atmosferă sau ajunge pe sol. Din totalul de 559 W/m2 (67 + 24 + 78 + 390) din atmosferă, 235 W/m2 sunt radiaţi în afara atmosferei, iar restul de 324 W/m2 se reîntorc pe Pământ datorită efectului de seră. În acest fel se închide bilanţul energetic (342 = 107 + 235).

Efectul actual al existenţei gazelor cu efect de seră este că temperatura medie a Pământului este cu cca. 33 °C mai mare decât ar fi în lipsa lor, adică este de cca. +15 °C în loc să fie de -18 °C. În acest sens, efectul de seră este benefic, el asigurând încălzirea suficientă a Pământului pentru a permite dezvoltarea plantelor aşa cum le cunoaştem noi azi.

Dacă concentraţia gazelor cu efect de seră creşte, echilibrul prezentat este perturbat, cota de 235 W/m2 se micşorează iar cea de 324 W/m2 creşte, diferenţa de flux termic se acumulează în atmosferă, care astfel se încălzeşte. De aceea, termenul de „efect de seră” este folosit cel mai adesea în vorbirea curentă pentru a evidenţia contribuţia unor anumite gaze, emise natural sau artificial, la încălzirea atmosferei terestre prin modificarea permeabilităţii atmosferei la radiaţiile solare reflectate de suprafaţa terestră. Principalul element responsabil de producerea efectului de seră sunt vaporii de apă, cu o pondere de 36 - 70 % urmaţi de dioxidul de carbon, cu o pondere de 9 - 26 %, metanul, cu o pondere de 4 - 9 % şi ozonul, cu o pondere de 3 - 7 %. Alte gaze care produc efect de seră, însă cu ponderi mici, sunt protoxidul de azot hidrofluorocarburile, perfluorocarburile şi fluorura de sulf.

112


Fig. 1

I.2. Fenomene sinergice

Fig. 2. Vulcanismul

Se consideră că efectul vulcanilor în perioada preindustrială (înainte de 1850) a fost de încălzire, dar după, efectul a fost de răcire, datorită contribuţiei la întunecarea globală.

I.3. Efectul antropicActivitatea umană în perioada industrializării a dus la: Emisii de dioxid de carbon ca urmare a arderii combustibililor fosili pentru transporturi, încălzire,

climatizare, producerea curentului electric în termocentrale şi în industrie. Creşterea emisiilor de CO2 este agravată de defrişări, care se datorează tot activităţii omului, defrişări care reduc cantitatea de CO2 absorbită de plante.

Emisii de metan, ca urmare a activităţilor agricole, cum ar fi creşterea vacilor şi cultivarea orezului, datorită scăpărilor prin neetanşeităţile conductelor de transport şi distribuţie a gazului metan precum şi datorită utilizării solului.

Emisii de N2O ca urmare a folosirii îngrăşămintelor chimice şi a arderii combustibililor fosili. Emisii de compuşi halogenaţi datorită utilizării freonilor în instalaţiile frigorifice, în instalaţiile pentru

stingerea incendiilor şi ca agent de propulsie în sprayuri, precum şi datorită utilizării hexafluorurii de sulf ca protecţie împotriva arcurilor electrice.

Creşterea concentraţiei aerosolilor, ca urmare a activităţilor industriale, de exemplu mineritul la suprafaţă.

113

Vulcanismul este un factor a cărui importanţă a fost subestimată până recent. Vulcanismul contribuie la încălzirea globală în două moduri:

prin gazele cu efect de seră (în general CO2) care sunt conţinute în magmă; prin cenuşa vulcanică, şi aerosolii sulfuroşi care obturează radiaţia solară.


Fig. 3. Concentraţiile de dioxid de carbon în perioadele glaciare şi în prezent.

II. EFECTELE ÎNCĂLZIRII

a) Efecte asupra atmosfereiEfectele asupra atmosferei se manifestă prin creşterea vaporizaţiei, a precipitaţiilor şi a numărului

furtunilor.b) Efecte asupra hidrosferei

Topirea calotelor polare Retragerea şi dispariţia gheţarilor, topirea zăpezilorRidicarea nivelului mării, acidifierea oceanelor, oprirea termosifonului salin

Creşterea nivelului mării, are două cauze: - creşterea volumului apei prin dilatare în urma încălzirii; - adaosul de apă provenit din topirea gheţurilor din calotele polare şi gheţarii tereştri.

c) Efecte asupra litosfereiÎncălzirea globală determină ridicarea temperaturii solului, ceea ce duce la uscarea lui, favorizând

incendiile de pădure.

d. Efecte asupra biosfereidestabilizarea locală a climei şi dereglarea anotimpurilorfenomenul se observă şi la plante: frunzele şi florile apar în medie mai repede

III. CONSECINTE

a) Economice Raportul UE privind consecinţele încălzirii globale asupra mediului de securitate atrage atenţia

asupra faptului că topirea gheţurilor arctice ar putea face exploatabile resurse naturale ca pescuitul, sau zăcămintele de gaze naturale şi petrol care sunt momentan blocate sub platforma continentală îngheţată. Acest lucru ar putea genera divergenţe între Rusia, Statele Unite, Canada, Norvegia şi Danemarca.

b) Asupra agriculturii Un timp s-a crezut că încălzirea globală are efecte benefice asupra agriculturii datorită creşterii

concentraţiei de CO2 asimilabil prin fotosinteză. Creşterea temperaturilor a permis cultivarea plantelor în locuri unde acest lucru nu era posibil, de exemplu cultivarea orzului în Islanda. Tot această încălzire poate determina deplasarea zonelor de pescuit spre nord.

Deşi în unele locuri, de exemplu în Siberia, încălzirea este favorabilă, în altele de exemplu în Africa, ea are efecte dramatice, deoarece contribuie la extinderea deşertului Sahara peste Sahel.

Încălzirea globală va provoca o criză mondială a rezervelor de hrană.Cercetatorii americani avertizează că încălzirea globală va cauza o criză alimentară care va afecta

jumatate din populaţia globului, mai ales în regiunile tropicale şi subtropicale.

c) Asigurări

114


Asigurările sunt direct afectate de modificările climatice. Se estimează că numărul catastrofelor naturale s-a triplat faţă de anii 1960, iar din acestea, 35 - 40 % se datorează încălzirii globale.

d) Transport Drumurile, pistele de aterizare, căile ferate, conductele pot fi afectate de variaţiile de temperatură

mai mari, pot avea o durată de serviciu mai mică şi pot necesita întreţinere sporită. De exemplu, topirea permafrostului poate afecta aeroporturile.

e) Inundaţii Ridicarea nivelului mării duce la acutizarea problemelor inundaţiilor, în special a zonelor foarte

joase, cum sunt cele din Olanda, Bangladesh şi la Veneţia. În zonele inundabile trăiesc adesea comunităţi foarte sărace, deoarece este singurul teren fertil la care au acces. Sărăcia face să nu poată plăti asigurări, ceea ce face să nu-şi poată compensa pierderile în caz de dezastre naturale.

f) Trecerea de nord-vest Topirea gheţurilor arctice în perioada de vară poate deschide trecerea de nord-vest, care în 2007

s-a deschis navigaţiei în mod natural pentru prima oară în istorie. Acest lucru scurtează cu cca. 5000 de mile marine (9000 km) rutele navelor între Europa şi Asia, în special a petrolierelor care nu pot trece prin Canalul Panama.

g) Sănătate Creşterea temperaturilor măreşte riscul afecţiunilor cardiovasculare şi măreşte concentraţiile de

ozon troposferic, care este un poluant care poate produce astm bronşic. Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS) apreciază că procesul de încălzire globală este vinovat de moartea anuală a 150 000 de persoane şi îmbolnăvirea altor 5 milioane din cauza valurilor de căldură sau a diferitelor calamităţi naturale declanşate de acest proces.

În România, în iunie 2008 canicula a determinat 187 de cazuri care au necesitat ajutor medical, din care 139 în Bucureşti.

h) Încălzire a globală ne răpeşte şi aurora boreală Cel mai frumos spectacol de culoare de pe cer, aurora boreală, riscă să nu mai poată fi admirat.

Din cauza încălzirii globale, nopţile înnorate sunt tot mai dese în Laponia, acea regiune a Finlandei unde apare aurora pe cer. Lumina colorată din nordurile Laponiei care apare în trei nopţi din patru este studiată de finlandezi de cel puţin 300 de ani. Din păcate, temperatura globala este în creştere, ceea ce înseamnă că nopţile noroase vor fi din ce în ce mai frecvente în Laponia. Acest lucru ar însemna şi o pierdere semnificativă de turişti pentru Ţara Fiordurilor.

i) Apărare Implicaţiile încălzirii globale din punct de vedere militar au fost examinate de Consiliul Consultativ Militar (engleză Military Advisory Board), un grup de generali în retragere ai SUA, care au relevat câteva aspecte:

Acutizarea conflictelor în zonele afectate de dezastre provocate de schimbările climatice; Migrarea populaţiilor din zonele afectate de dezastre; Probleme privind dependenţa energetică.

j) Craciunul alb va deveni o amintireTradiţionalul Crăciun alb va deveni o amintire în zonele temperate din emisfera nordică până în

2100, avertizează experţi în clima şi în meteorologie. Principala cauză este creşterea temperaturii globale cu 0.7 grade Celsius în ultimul secol, iar previziunile sumbre atestă o creştere şi mai mare în următorii 100 de ani dacă nu sunt luate măsuri la nivel global. Ultima zapadă de Crăciun la Berlin a fost in 2001.

IV. PREVENIREA ÎNCĂLZIRII GLOBALELimitarea încălzirii globale se reduce practic la limitarea concentraţiilor de CO2 la 400 - 500 ppm în

volum. Valorile în ianuarie 2007 sunt de 383 ppm şi cresc anual cu 2 ppm. Pentru a evita foarte probabila depăşire a celor 2 °C ar trebui ca nivelele de CO2 să fie stabilizate imediat, ceea ce nu se întrezăreşte prin prisma programelor actuale. Calea propusă este reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră prin reducerea consumurilor energetice şi utilizarea energiei din surse regenerabile.

115

http://www.ziare.com/Craciunul_alb_va_deveni_o_amintire-561560.html

http://www.ziare.com/Incalzirea_globala_ne_rapeste_si_aurora_boreala_-620583.html


Economia de energieUna dintre cele mai bune acţiuni pentru reducerea încălzirii globale este reducerea consumului de energie prin:

Adoptarea de tehnologii moderne, care nu sunt energointensive. Acest lucru este valabil în special pentru România, a cărei industrie se bazează pe tehnologii vechi. Consumul specific de energie primară pe unitatea de venit naţional este în România de circa două ori mai mare decât media din Uniunea Europeană.

Reducerea consumului energetic prin reducerea iluminatului artificial. Pentru popularizare, Sydney a avut iniţiativa stingerii în 29 martie 2008 a luminilor timp de o oră, iniţiativă la care au aderat încă 23 de oraşe mari din lume.

Eficientizarea transportului prin folosirea hidrogenului drept combustibil în locul hidrocarburilor, prin folosirea biodieselului drept combustibil regenerabil şi prin înlocuirea transportului cu camioanele cu cel pe calea ferată.

Prin reducerea consumului de energie scade sarcina termocentralelor. Proporţional scade cantitatea ce combustibil consumată, deci emisiile de CO2 în atmosferă. Producţia de CO2 în România depăşeşte pe cea a Regatului Unit datorită tehnologiilor ineficiente.

Energiile alternativeÎn scopul reducerii emisiilor de CO2 se recomandă utilizarea energiilor care nu se bazează pe

tehnologia de ardere, cum sunt energia solară, energie hidraulică şi energia eoliană. Captarea energiei solare este dificilă, actual recomandările sunt ca ea să fie captată sub formă de biomasă. Energia hidraulică exploatabilă actual este limitată şi nu poate satisface cererea, însă ea joacă un rol cheie în acoperirea vârfurilor de sarcină. Energia eoliană este disponibilă doar în anumite zone, iar randamentul captării sale este scăzut.

BiomasaArderea biomasei s-a practicat din cele mai vechi timpuri, oamenii folosind drept combustibil

lemnul. Din punct de vedere al ciclului carbonului arderea plantelor este ecologică. Deşi prin arderea lor carbonul coţinut în ele este eliberat în atmosferă sub formă de CO2, acest carbon provine chiar din CO2 din atmosferă, captat în procesul de fotosinteză. Deci arderea plantelor este un proces de reciclare a carbonului, spre deosebire de arderea combustibililor fosili, care introduce în atmosferă noi cantităţi de CO2. Totuşi arderea lemnului nu este o soluţie bună, deoarece ritmul de regenerare al copacilor este mic, regenerarea lemnului durând cca. 30 de ani. O soluţie alternativă este arderea porumbului, care în cultură se reface anual. În acest caz culturile de porumb joacă rolul unui imens captator solar, ecologic. Pentru asigurarea necesităţilor energetice este nevoie de cultivarea cu porumb destinat arderii a cca. 15 % din suprafaţa agricolă. Opţiunea este sprijinită de American Corn Growers Assocication (AGCA - română Asociaţia Cultivatorilor de Porumb Americani) şi National Corn Growers Assocication (NGCA - română Asociaţia Naţională a Cultivatorilor de Porumb). Arderea se poate face atât în termocentrale, care însă trebuie echipate cu instalaţii de ardere adaptate acestui tip de combustibil, cât şi în instalaţii de încălzire individuale care ard boabe de porumb în loc de peleţi, instalaţii care se găsesc în comerţ.

Altă cale este fermentarea porumbului în vederea producţiei de etanol, însă aceasta este considerată o cale mai puţin eficientă.

Tot drept culturi energetice pot fi considerate culturile de floarea soarelui, soia şi în special rapiţă, uleiul rezultat (biodiesel) putând înlocui relativ simplu combustibilul pentru motoarele diesel ale autovehiculelor.

Energia nuclearăDeşi în urma accidentului de la Cernobîl energetica nucleară a intrat într-un con de umbră, recent,

prin prisma reducerii emisiilor de CO2, este reluată fezabilitatea acestei soluţii.

Vrei sa faci SI TU ceva pentru a preveni încălzirea globală?Iată 10 lucruri simple pe care le poţi face şi cât de mult dioxid de carbon vei salva:Schimbă un becSchimbând un bec normal cu un bec fluorescent va salva 68 kg de dioxid de carbon într-un an.Condu mai puţin

116

http://www.ncga.org/

http://www.acga.org/


Mergi pe jos,cu bicicleta,sau cu transportul în comun mai des.Vei salva câte un kg de dioxid de carbon pentru fiecare 3 km pe care nu îi conduci.Reciclează mai multPoţi salva peste 1000 kg de dioxid de carbon pe an reciclând doar jumătate din deşeurile menajere.Verifică-ţi cauciucurileMenţinând cauciucurile umflate corespunzător poate îmbunătăţi consumul cu mai mult de 3%.Fiecare 4 litri de benzină economisiţi ţin 10 kg de dioxid de carbon departe de atmosferă!Foloseste mai putina apa caldaE nevoie de multa energie pentru a încalzi apa.Foloseşte mai puţină apă caldă cu ajutorul unui duş cu curgere redusă (160 kg de CO2 salvaţi pe an) şi spălând hainele în apă rece sau calduţă (225 kg salvaţi pe an).Evită produsele cu multe ambalajePoţi salva 550 kg de CO2 dacă iţi reduci gunoiul cu 10%.Ajustează termostatulAjustând termostatul cu doar 2 grade în vară şi 2 în vară poţi salva în jur de 910 kg de dioxid de carbon într-un an.Plantează un copacUn singur copac absoarbe o tonă de dioxid de carbon pe parcursul vieţii sale.Opreşte aparatele electroniceOprind televizorul,DVD playerul,combină audio şi computerul cand nu le foloseşti va salva mii de kg de dioxid de carbon pe an.

CONCLUZIIÎncălzirea globală este, conform celor prezentate, un fapt incontestabil. Comunitatea ştiinţifică admite că principala cauză a încălzirii globale este creşterea concentraţiei

de CO2 din atmosferă ca rezultat al activitatăţii umane. Efectele încălzirii globale degradează calitatea vieţii pe Pământ. Omenirea poate şi trebuie să ia măsuri pentru oprirea contribuţiei sale la încălzirea globală.

BIBLIOGRAFIEUn adevăr incomod, Editura Rao, Bucureşti, 2007, ISBN 978-973-103-310-5 Ioan Vlădea Tratat de termodinamică tehnică şi transmiterea căldurii, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1974 http://www.ipcc.ch/pdf/technical-papers/paper-I-en.pdfTehnologii, politici şi măsuri pentru atenuarea schimbărilor climatice

117

http://www.ipcc.ch/pdf/technical-papers/paper-I-en.pdf


RESURSE ENTRU VIITOREDUCATOARE: DRAGOMIR FLORINA

GRADINITA CU PROGRAM NORMAL ,,OCNELE MARI ,,OCNELE MARI ,JUD.VALCEA

La apariţia sa pe pămînt, în epoca de piatră, omul avea nevoie de hrană pentru a-şi menţine viaţa. Resursele alimentare le găsea în natură: fructe, pomuşoare, legume. El pescuia şi vîna animale. Mai tîrziu a început să practice agricultura şi păstoritul. Aceasta i-a dat posibilitatea să producă anumite rezerve alimentare, ceea ce l-a făcut mai puţin dependent de capriciile naturii. Realizez faptul ca noi toti ,oamenii suntem dependenti de ceea ce natura ne ofera.Sa ne gandim impreuna si sa reflectam asupra a ceea ce avem si putem sa pastram , sa utilizam in viitor si sa producem. …….Cum ne influenteaza viata……. V-aţi gîndit vreodată cum ar fi viaţa pentru mulţi dintre noi fără petrol şi derivatele sale? Uleiurile lubrifiante obţinute din petrol sînt folosite pentru ungerea elementelor mobile din componenţa autovehiculelor, a bicicletelor, a cărucioarelor şi a altor maşinării. Uleiul reduce din frecare şi astfel se încetineşte uzura pieselor componente ale maşinelor. Dar nu aceasta este singura utiizare a petrolului. Petrolul e folosit şi la obţinerea de carburanţi pentru avioane, automobile şi centrale termice. Multe cosmetice, vopsele, cerneluri, medicamente, îngrăşăminte şi mase plastice, precum şi o mulţime de alte produse derivate din petrol. Viaţa cotidiană a multor oameni ar fi foarte diferită fără el. Nu e de mirare că într-o lucrare de referinţă s-a spus despre petrol şi derivatele lui că au o “diversitate de utilizări, probabil mai mare decît a oricării alte substanţe din lume”. Substanţele petroliere erau folosite de babilonieni la confecţionarea cărămizilor arse în cuptor, de egipteni la mumificarea şi de alte popoare din antichitate în scopuri terapeutice. Cine şi-ar fi imaginat că aceasta substanţă va ajunge atît de importantă în zilele noastre? Nimeni nu poate nega faptul că societatea industrializată din prezent depinde de petrol. Faima de azi a petrolului se datorează utilizării lui pentru iluminatul artificial, aceasta fiind rampa lui de lansare. Începînd din secolul al XV-lea, petrolul care se găsea la suprafaţă a fost folosit la iluminant în Baku, actuala capitală Azerbaidjanului. În 1650, în România s-au făcut unele săpături ajungîndu-se pînă la zăcăminte petrolifere de suprafaţă, iar ţiţeiul obţinut a fost folosit la iluminat, sub formă de petrol lampant. Pe la mijlocul secolului al XIX-lea, România şi alte ţări din Europa Răsăriteană avea deja o industrie petrolieră înfloritoare.

Cu alte cuvinte ,ne aflam in fata unei resurse de viitor…..priviti mai jos.

118


Apa sîngele planetei

Fără culoare, fără miros, fără gust, fără calorii, şi cu toate acestea apa este un element vital pentru toate formele de viaţă de pe pămînt. Nici un om, nici un animal, şi nici o plantă nu pot trăi fără ea. De la elefant la microb, apa este esenţială pentru toţi; şi nimic altceva nu o poate înlocui. Ca să-şi menţină sănătatea, fiecare dintre cei peste cinci miliarde de locuitori ai pămîntului trebuie să consume, sub formă de lichide sau în alimente, aproximativ 2,5 litri de apă zilnic. Fără apă nu ar exista viaţă. Desigur, cea mai mare parte din apă de pe pămînt este adunată în mări, iar apa de mare este sărată. Dacă un om ar bea numai apă de mare, după puţin timp ar muri însetat şi deshidratat, deşi corpul lui a încercat să elimine excesul de sare. Apa de mare nu este o alegere bună nici pentru agricultură, nici pentru industrie; ea distruge recoltele şi rugineşte imediat aproape orice maşinărie. Aşadar în general, oamenii pot folosi apa de mare numai dacă îndepărtează sarea, iar acest proces este foarte costisitor. Din cantitatea de apă de pe glob numai 3% este apă dulce. Aproape toată apa dulce – aproximativ 99% – este stocată în gheţari şi calote glaciare sau în pînzele freatice de la mari adîncimi. Omenirea are acces numai 1%. 1% nu pare atît de mult iată savanţii afirmă că „Chiar şi acest 1%, dacă este distribuitor în mod uniform pe tot pămîntul şi dacă este folosit în mod raţional, ar fi suficient ca să susţină o populaţie de 2 sau de 3 ori mai numeroasă decît populaţia prezentă lume”. Defapt cantitatea totală de apă existentă pe pămînt nici nu creşte, nici nu scade. Se afirmă „Probabil că apa pe care o folosim în prezent, cîndva potolea setea unui dinozaur. Şi aceasta pentru că toată apa care există în prezent pe pămînt este toată apa care a existat vreo dată sau de care vom dispune vreodată”.

Ce s-a propus!Construirea de fabrici pentru desanilizare.

Acestea extrag sarea din apă de mare. De obicei lucrul acesta se face pompînd apa în camere de joasă presiune, unde apa este încălzită pînă la punctul de fierbere. Apa se evaporă şi este canalizată în altă direcţie, lăsînd urma ei cristalele de sare. Procesul este costisitor, multe dintre ţările în curs de dezvoltare neputîndu-şi permite punerea lui în aplicare.

Topirea gheţarilor.

Unii oameni de ştiinţă sunt de părere că imenşii gheţari, care conţin apă dulce, pură, ar putea fi aduşi de la pol cu ajutorul unor remorchere şi topiţi, asigurînd în felul acesta apă pentru ţările cu regiuni aride din emisfera sudică. Care este problema? Aproape jumătate din gheţar s-ar topi înainte să ajungă la destinaţie.

Captarea straturilor acvifere.

Straturile acvifere sunt roci care conţin apă, situate la mare adîncime în pămînt. Din ele apa poate fi pompată chiar şi în cele mai uscate deşerturi. Însă extragerea acestei ape este costisitoare şi duce la scăderea nivelului pînzei freatice. Un alt dezavantaj: Majoritatea straturilor acvifere se reînnoiesc abea după mult timp, iar unele chiar deloc. In sustinerea unei astfel de probleme ,exista un termen ,care acopera o gama larga a problematicii aflata in discutie.Acesta este termenul de ,,dezvoltare durabila ,, . Desi conceptual de de durabilitate este mai uşor de înţeles în cazul resurselor regenerabile, el are implicaţii majore şi pentru resursele neregenerabile: „Resursele neregenerabile ale planetei trebuie exploatate în aşafel încât să se evite pericolul epuizării lor viitoare şisă se asigure că beneficiile acestui tip de exploataresunt împărţite de întreaga umanitate.”– Principiul 5,Conferinţa de la Stockholm.Dezvoltarea durabilă pune probleme comune tuturor ţărilor, dar, datorită căilor de dezvoltare diferite alestatelor lumii, ţărilor industrializate li se solicită să suporte o parte mai mare a greutăţilor imediate.Într-una dintre cele mai controversate prevederi aleDeclaraţiei de la Rio, Principiul 7, ţările dezvoltate

119


recunosc explicit principala lor responsabilitate pentru prezenta degradare a mediului şi pentru remediarea mediului.Această responsabilitate se reflectă şi în multe acorduri internaţionale pentru protecţia mediului.Multe dintre principiile, îndatoririle şi obligaţiile sunt axate pe controlul poluării mediului.La fel de importante pentru realizarea dezvoltării durabile sunt problemele privind utilizarea durabilă aresurselor naturale.După toate estimările efectuate de specialişti în demografie, datorită creşterii hiperbolice, populaţia globuluiva depăşi cifra de 12 miliarde de locuitori în anul2020 şi va ajunge la valoarea de saturaţie, de 40 miliarde,în anul 2040. Chiar în condiţiile unui impact zero asupra mediului, Pământul nu va reuşi să asigureresurse pentru toată populaţia.De la publicarea documentului „Viitorul Nostru Comun”, dezvoltarea durabilă a devenit un obiectivde interes mondial. Din punct de vedere al resurselor naturale regenerabile precum şi al celor neregenerabile,dezvoltarea durabilă susţine ideea că viteza de utilizarea resurselor nu trebuie să depăşească în niciun felcapacitatea de a găsi noi resurse, substituţii acceptabile sau de a recicla. În plus, trebuie făcute eforturi pentru afolosi tehnologii de procesare care prelungesc „viaţa”resurselor neregenerabile.Dezvoltarea durabilă subînţelege şi faptul că industria,ca cea a mineritului, trebuie să utilizeze resurselecu grijă. Mineritul nu trebuie să pună în pericol sistemele de suport natural al vieţii – aerul, apa, solul,flora şi fauna. Resursele minerale pot genera bunăstare substanţială, dar sunt epuizabile şi neregenerabile.Pentru o dezvoltare substanţială, aceste resurse trebuie folosite astfel ca bunăstarea pe care o generează săpoată substitui eficient resursele minerale epuizabile.Aceasta este desigur important în cazul ţărilor caredepind de resursele minerale pentru dezvoltarea lor economică.În concluzie, pentru a da speranţă în viitor planetei noastre, va trebui ca protecţia şi conservarea resurselorşi mediului să fie o politică prioritară pentru toate domeniile de activitate umană, chiar înaintea ridicăriinivelului de trai, transformând-o, pentru fiecare individ (printr-o educaţie continuă) într-o adevărată religie,Natura nefiind o moştenire de la înaintaşi, ci un imprumut de la copii..

BIBLIOGRAFIE:

,,PROBLEMELE GLOBALE ALE OMENIRII - LESTER R.BROWN ,,ED.TEHNICA ,1998 ;,,PAMANTUL SI RESURSELE - OCTAVIAN MANDRUT ,, ED. CORINT ,2007 ;,,GEOGRAFIA FIZICA A LUMII - PATRU ILEANA GEORGETA , ZAHARIA LILIANA , OPREA RAZVAN CONSTANTIN ; ED.UNIVERSITARA ,2006 ,,,,GEOGRAFIA ROMANIEI - SILVIU NEGUT , FLORINA BRAN ;ED. METEOR PRESS , 2006 ,,

120


ENERGII ALTERNATIVEPROF.AURORA DUMITRESCU

COLEGIUL COMERCIAL VIRGIL MADGEARU

Civilizaţia contemporană, aşa cum o cunoaştem, a ajuns la o răscruce.Folosirea pe scară largă a combustibilor fosili nu poate continua la nesfârşit.Resursele subsolului nu sunt infinite - odată şi odată ele se vor termina. Vârful petrolului reprezintă punctul în care am extras jumătate din petrol. Odată ce am depăşit acest moment, producţia va începe să scadă în fiecare an cu circa 3%. Însă, dacă se menţine ritmul actual de creştere economică (ce presupune o creştere a consumului de petrol cu 2% pe an) nu va mai trece mult timp până când cererea de petrol va depăşi producţia. Prin urmare, va rezulta o penurie cronică de petrol, creşteri foarte mari ale preţului, o criză economică globală şi într-un final, sfârşitul lumii - aşa cum o cunoaştem azi.

Cantitatea de petrol rămasă în subsolul planetei nu depăşeşte 830 miliarde debarili. Cu un consum anual la nivel mondial de 20 miliarde de barili, cel târziu până în 2050, rezervele de petrol vor seca. Peste toate acestea, se adaugă şi încălzirea globală. Uragane, iarnă în plină vară, căldură ca la tropice în anotimpul rece, dezechilibre meteorologice. Toate acestea vin să susţină necesitatea adoptării unei politici globale „green” Descoperirea biodieselului a schimba fundamental percepţia asupra surselor alternative de energie Ce este biodieselul

Un combustibil diesel 100% natural, produs din rapiţă, palmier, soia, floarea-soarelui, ulei de măsline : lemnul, pleava, uleiurile şi deşeurile vegetale din sectorul forestier, agricol şi industrial, dar şi cerealele şi fructele, din care se poate face etanol. .

• poate substitui dieselul obişnuit, fără a fi nevoie să fie realizate modificări la motor, • este biodegradabil, nontoxic şi nu conţine sulf • reduce emisiile nete de dioxid de carbon cu 78%, în comparaţie cu dieselul petrolier.• Fostele terenuri industriale terenuri maronii imbibate cu diferiti poluanti, greu de recuperat. pot fi

cultivate cu plante care absorb si tolereaza diferitii contaminanti (bioremediere)• Poate fi obţinut şi din alge care produc uleiuri cu o eficienta mult mai mare decat plantele.• prin distilarea lemnului şi a deşeurilor forestiere se poate obţine metanol un carburant alternativ

pentru transport şi industrie, • Preţul unui litru de biodiesel, fără taxe şi accize, este la o treime din cel al unui litru de motorină.

Biomasa –sursă de electricitate şi energie termică Biogazul provenind din bălegar poate încălzi locuinţele; purificat şi comprimat, el poate alimenta

maşinile agricole. Peletizarea este o presare mecanica a materialului la dimensiuni mult mai mici si cu densitate mult

mai mare. Peletii sunt combustibili solizi, cu continut scazut de umiditate, obtinuti din rumegus,

121

http://en.wikipedia.org/wiki/Bioremediation


aschii de lemn, sau chiar scoarta de copac, talas si praf de lemn de la instalatiile industriale de prelucrare a lemnului, precum si din copacii nevalorificati din exploatarile forestiere. Rasinile si liantii existenti in mod natural in rumegus au rolul de a mentine peletii compacti si de aceea acestia nu contin aditivi.Peletii din lemn sunt combustibili ecologici, economici si neutri privitor la emisiile de CO2, in majoritate produs din rumegus si resturi de lemn, comprimate la presiune ridicata fara aditivi pentru lipire. . Peletii sunt si o modalitate excelenta de utilizare a resurselor locale si de contribuire la pastrarea mediului inconjurator si prevenirea schimbarilor climatice.Terenurile puţin fertile, improprii culturilor agricole, vor fi folosite pentru culturi forestiere intensive, cu perioade de tăiere o dată la 10 ani. Exemplu: salcia energetica are un ritm de crestere foarte accelerat (in timpul verii poate creste si 3cm/zi), are o putere energetica foarte mare (4900 kcal/kg) si mai ales are costuri de productie foarte mici. Exemplificand: plantarea unui hectar de teren cu salcie energetica costa aproximativ 1700 de euro. Aceasta investitie se face o singura data, durata de exploatare fiind de 25-30 de ani. Productia medie la hectar este de 30-40 tone, putand ajunge pana la 60 de tone in conditii de irigare sau a unui an ploios.

Energia eolianăUn inginer australian a prezentat publicului un aparat zburator ce transforma energia vanturilor de mare altitudine (4.500 m) cu ajutorul unei turbine eoliene, in electricitate. Fred Ferguson, canadian, a conceput un aparat de zbor bazat pe heliu, care va produce electricitate la inaltimi mult mai mici decat morile de vant australiene. Cantitatea de electricitate produsa variaza de la 1 KW - pentru cel mai mic balon - pana la 1,6 MW, destul pentru a alimenta 300 de locuinte.MARS(Magenn Power Air Rotor System e un dispozitiv inovator mai usor decat aerul, ce isi roteste axa orizontala in functie de directia vantului si genereaza energie electrica constant. Electricitatea produsa e transferata printr-un cablu unui transformator de la sol, care la randul lui o trimite in reteaua electrica.Sistemul rotor e sustinut de heliu, un gaz inert mai usor decat aerul, si se ridica la o altitudine potrivita. Rotatia sa orizontala cauzeaza efectul Magnus, ce asigura o ascensiune suplimentara, stabilizeaza aparatul, il tine pozitionat intr-o zona controlata si ii permite sa se opuna fortei vantului.

Uzina termală-Solar TowerSolar Tower e unul din cele mai abitioase proiecte de energie alternativa din istoriece se va pune în aplicaţie în Australia Uzina urmeaza sa produca la fel de multa energie ca un mic reactor nuclear, dar fara pericolele acestuia. Inaltimea acesteia va fi dubla fata de cea mai inalta cladire de pe Pamant, CN Tower din Canada.Solar Tower este goala pe dinauntru, ca un horn. La baza sa se afla un sistem de captare a energiei solare – o portiune circulara, transparenta, ce masoara in jur de 10 mii de hectare suprafata. Aerul de sub sistem se incalzeste datorita luminii solare si se ridica prin convectie, in cladirea sub forma de horn. Aici, in timpul ascensiunii, aerul accelereaza pana la viteza de 55 km/h, punand in functiune 32 de turbine, care genereaza energie electrica in mod similar cu un sistem de mori de vant.Solar Tower are un avantaj mare fata de morile de vant sau de generatorii solari: poate functiona fara vant, si timp de 24 de ore pe zi. Datorita multimii de celule solare, aerul se incalzeste in timpul zilei, permitandu-i sa functioneze incontinuu si in absenta soarelui.Solar Tower va genera 200 de megawatti, destul pentru ca sa alimenteze cu energie electrica 200 de mii de locuinte, iar in acelasi timp ar reduce emisiile de gaze cu efect de sera, cu 830 de mii de tone anual.

122

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnus_effect

http://www.magenn.com/technology.php

http://ro.altermedia.info/stiintatehnologie/morile-de-vant-se-ridica-in-cer_2249.html


Energie pentru “o suta de planete” energia geotermalăProfesorul Jefferson Tester, de la Massachusetts Institute of Technology, crede ca sursele de energie geotermale pot fi mult mai dese in viitor, prin realizarea unor rezervoare artificiale capabile sa „recolteze” caldura Pamantului „Raspunsul la intrebarea care ne framanta de decenii, anume care va fi urmatoarea sursa de energie, dupa epuizarea petrolului si gazelor naturale, s-ar putea afla in acest moment chiar sub picioarele noastre”, sustine Tester. Caldura generata in adancurile planetei prin descompunerea izotopilor produsi in mod natural are potentialul de a oferi omenirii o cantitate fabuloasa de energie - de mii de ori mai mare chiar decat necesitatile actuale! Dar la ora actuala, pamantenii nu utilizeaza decat un procent infim din aceasta energie ieftina si usor de exploatat, apeland cu precadere la locurile unde ea se manifesta in mod spectaculos, sub forma de gheizere, cum ar fi California sau Islanda. Oamenii de stiinta vor sa creeze rezervoare geotermale chiar pe locul fostelor depozite petrolifere, cand acestea vor fi golite de „aurul negru”. In opinia lui Tester, energia geotermala este „universala”, intrucat rezervoarele vor putea fi construite oriunde este necesar, ca de exemplu in preajma oraselor mari consumatoare de energie

Căldura din pămant va înlocui soba din casăV-ati fi gandit vreodata ca sub pamantul inghetat bocna puteti gasi raspunsul la cea mai importanta problema pe timp de iarna, a incalzirii casei? Desi destul de cunoscute in Vest, pompele de caldura incep sa isi faca timid loc şi in peisajul romanesc. Aceste sisteme sunt eficiente si ecologice, pentru ca nu utilizeaza combustibili fosili. Principiul de functionare este similar frigiderului sau aparatelor de aer conditionat. In functie de varianta aleasa, sunt introduse in pamant sonde pana la adancimi de la 250 de metri. Caldura pamantului este transferata apei din circuitul pompei si de acolo este dirijata in calorifere sau in circuitul apei calde menajere

Electricitate transmisă prin cabluri subacvaticeCompaniile engleze vor construi prima "fermă" de producere a energiei marine folosind forţa valurilor situată pe fundul mării, la o distanţă de 15 kilometri de plajele comitatului Cornwall. Electricitatea astfel produsă va fi transmisă în reţeaua naţională printr-un cablu subacvatic Tehnologia PowerBuoy constă dintr-un convertizor de energie oceanică, imersat la o adâncime de mai mult de un metru. Înăuntrul său, un piston e pus în funcţiune de mişcarea ascendentă şi descendentă a valurilor. Această mişcare alimentează un generator situat pe fundul mării, care trimite apoi electricitatea la mal. Unele balize PowerBuoy vor avea stâlpi care să indice prezenţa lor la suprafaţă prin lumini de navigaţie şi reflectarea undelor radar. Ele nu afectează viaţa marină şi nu produc electrocutări sau câmpuri electromagnetice puternice datorită izolării foarte bune a cablurilor de transmisie.

123


Fermele eoliene în largul măriiConform calculelor efectuate de Stephen Connors si colegii sai de la Massachusetts Institute of Technology, turbinele situate la distanta semnificativa in largul marii produc electricitate la un pret mult mai mic comparativ cu echivalentele lor de pe continent sau din apropierea tarmului.In aceste zone, vantul are o viteza mai mare si este mult mai constant, iar turbinele pot functiona la 50% capacitate de-a lungul intregului an, comparativ cu 30% pentru turbinele de pe continent. Fermele eoliene de acest tip au avantajul ca pot fi amplasate destul de aproape de orasele mari, reducand costurile pentru infrastructura necesara transportarii electricitatii.

Energie din apa de ploaieCercetatorii europeni de la Comisia de Energie Atomica au observat acest lucru si au gasit noi metode pentru a folosi apa de ploaie prin capturarea energiei pe care fiecare strop o elibereaza in contactul cu o suprafata dura,.O picatura de ploaie absoarbe o cantitate importanta de energie prin evaporare. Aceasta energie creste odata cu inaltimea la care se gaseste. Dupa ce picatura devine prea grea sa ramana in nor, cade si loveste pamantul. Este momentul in care energia se elibereaza sub forma fortei mecanice. Cercetatorii folosesc un material special pentru a captura forta si a o transforma in electricitate.Din pacate electricitatea obtinuta dintr-o picatura este mica, aproape 12 miliwati, asa ca este nevoie de precipitatii abundente pentru a produce electricitate pentru consum. Furtunile sau grindina ar putea schimba insa acest lucru.Urmatorul pas ramane combinarea celulelor solare cu aceste materiale speciale in acoperisuri care vor alimenta casele cu energie proprie si curata.În goană după energii alternative ,pe LunăGermania, de pildă, a început să pună la punct prima ei misiune spaţială şi a anunţat că va trimite o rachetă fără echipaj pe Lună, pentru a "culege" un izotop de heliu, foarte rar întâlnit pe pământ. Acest izotop poate ajuta la construirea unei centrale nucleare de tip nou, mult mai sigură şi mai eficientă decât cele construite până acum. Izotopul vizat, numit "Heliu 3", este prezent în straturile superioare ale Soarelui, care îl "proiectează" ritmic în tot Sistemul Solar. Respins de atmosferă şi de câmpul magnetic terestru, acest izotop se acumulează cu uşurinţă pe suprafaţa Lunii, care nu are atmosferă şi prezintă un câmp magnetic mult mai slab. Cele mai multe ţări cu industrie dezvoltată manifestă, în ultimele luni, acelaşi gen de preocupări. Bibliografie : http://www.ecomagazin.ro/naturenergy-tehnologii-alternative/, http://www.descopera.ro/ http://ro.altermedia.info/stiintatehnologie/noua-sursa-de-energie-regenerabila-turnurile-solare_2214.html http://www.naturenergy.ro/ http://www.climatehnic.ro/Free_energy/26/energii-alternative.html http://www.bizcafe.ro/articole/energia-viitorului-energia-verde.html

124

http://www.descopera.ro/

http://www.ecomagazin.ro/naturenergy-tehnologii-alternative/


SURSE DE ENERGIE NECONVENTIONALEFRANT MARTIN

GRUP SCOLAR INDUSTRIAL ALEXANDRU POPP RESITA Energia este folosită pentru a alimenta maşini industriale şi vehicole, pentru a încălzi şi răcori birouri şi cămine şi pentru consumul casnic. Cea mai des întâlnită formă de energie înainte de “Revoluţia Industrială” din sec al XVIII-lea era energia termică, a cărei sursă principală era lemnul. În ţările în curs de dezvoltare lemnul uscat este încă o importantă sursă de energie termică. Odată cu dezvoltarea ţărilor sărace, locul lemnului este luat de cărbuni, petrol şi gazle naturale substanţe cunoscute sub numele de combustibili fosili. În sec. al XIX-lea cărbunele a devenit sursa principală de energie în ţările aflate în curs de industrializare. Trenurile, vapoarele erau alimentate cu cărbune şi cocs, obţinut prin arderea cărbunelui la temperaturi foarte ridicate, fiind folosit şi în prelucrarea fierului şi a oţelului. Datorită problemelor ridicate de transportul cărbunilor în primii ani ai revoluţiei industriale, oraşele industriale se dezvoltau mai ales în jurul bazinelor carbonifere, cum ar fi: Selby şi Cardiff din Ţara Galilor. Odată cu apariţia petrolului şi a gazelor naturale, care erau mai uşor de transportat industria se putea dezvolta oriunde. Actualmente 90% din energia destinată populaţiei este furnizată de combustibilii fosili, restul fiind acoperit de energia nucleară şi energia produsă de hidrocentrale. Cărbunele este încă folosit în industria prelucrătoare de oţel şi pentru producerea de energie electrică în toate statele lumii. Deoarece este foarte poluant, producând ploi acide şi efect de seră folosirea sa în unele ţări ale lumii tinde să fie înlocuită cu gazul natural, care este mai ieftin şi mai puţin poluant. După anul 1990 producţia de cărbune a început să crească din nou datorită apriţiei filtrelor care reduc poluarea. Mai importantă este dezvoltarea ţărilor, mai ales a celor din America Latină, şi din Asia, ceea ce a dus la o continuă creştere a cererii de cărbune. Spre exemplu Japonia este cel mai mare importator de cărbune din lume şi China este lider mondial atât în producerea câr şi în consumu de cărbune. În anii 1990 cărbunele furniza aproximativ 28% din energia mondială, gazele naturale 21% şi petrolul 40%. Aproape jumătate din producţia mondială de petrol era folosită în transporturi, rafinăriile furnizând 97% din combustibilul folosit în transport. Combustibilii fosili nu sunt surse de energie nelimitate sau uşor regenerabile, dar sunt extrase mult mai repede decât se pot forma alte zăcăminte. Pe viitor se prevede o scădere continuă a acestor resurse ajungâdu-se până la epuizarea totală a zăcămintelor. În anii ’90 experţii prevedeau că petrolul, în cantităţile în care se exploatează în zilele noastre, va mai alimenta consumul mondial încă 43 de ani. Rezervele de gaze naturale vor fi suficiente pentru încă 66 de ani, iar cele de cărbune pentru încă 236 de ani, dacă extracţiile se menţin la cotele actuale. Aceste previziuni sunt relative deoarece ratele de extracţie sunt variabile şi mereu se descoperă noi şi noi zăcăminte. Odată cu diminuarea resurselor energetice inepuizabile, costul lor va creşte şi astfel se recurge la noi surse de energie, cum ar fi energia produsă de hidrocentrale, energia nucleară şi alte surse asupra cărora se mai efectueză încă cercetări. Aproximativ 18% din enrgia mondială este produsă de hidrocentrale. Energia apelor este folosită încă din antichitate fiind transformată de strămoşii noştri cu ajutorul unor roţi în energie cinetică. Centralele hidroenergetice moderne se folosesc baraje şi rezervoare mari care pot vi constuite în ţările în care există cursuri de ape ce trec prin pante abrupte. Barajul Aswan din Egipt adună apa fluviului Nil în lacul Nasser, unul dintre cele mai mari lacuri de acumulare din lume, în timp ce amenajarea terminată în 1972 din munţii “Snowy” este situată într-o zonă din cel mai înalt punct din Australia. Apa este o sursă foarte ieftină şi continuă de energie. Este o sursă nepoluantă de energie, chiar dacă se crede că vegetaţia de pe fundul lacurilor de acumulare produce o mare cantitate de gaze ce contribuie la sporirea efectului de seră. Constuirea de baraje duce de multe ori la distrugerea unor ecosisteme aşa cum este cazul barajului Three Gorges de pe fluviul Yangzi din China care va duce la mutarea a peste un milion de oameni până la terminarea acestuia în 2009. O barcă se mişcă pe lacul de acumulare de la Three Gorges, situat pe fluviul Yangzi, al treilea din lume ca lungime 6300 de kilometri. Acesta împarte China în două regiuni: una în Nord,unde se cultivă porumbul şi una în Sud în care se cultivă în principal orezul. Folosindu-se de cercetările asupra bombei atomice din 1945 multe ţări şi-au dezvoltat centrale nuceare, care furnizeză o cantitate uriaşă de energie dintr-o cantitate mică de combustibil. Astăzi energia nucleară constituie 17% din totalul de enrgie electrică la nivel mondial. În 1996 un raport constata că existau 437 de reactoare în 31 de ţări. Acestea acopereau consumul intern de energie în proporţie de 87%

125


in Lituania, 78% în Franţa, 58% în Belgia şi 53% în Suedia. Centralele nucleare au şi dezavantaje cum ar fi faptul că au nevoie de peste 10 ani pentru a fi construite, costurile de construcţie şi de producere a energiei, deşi variabile de la o ţară la alta sunt foarte mari, şi produc o serie de deşeuri radioactive foarte nocive pentru mediul înconjurător şi pentru oameni. Accidentul nuclear de la Cernobâl din 1986 a umbrit industria producătoare de energie nucleară,provocând proteste în masă, care au dus la închiderea unor astfel de centrale. Un referendum în Suedia din 1980 se pronunţa pentru renunţarea totală la energia nucleară până în 2010. Cercetările se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, cât mai puţin poluante şi cât mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc. Relativa nerentabilita-te a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie. Energia solară este folosită în unele state cum ar fi Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuiţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea steliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc. . Un număr de companii s-au unit după anii ’70 într-o asociaţie multinaţională, ce sprijină valorificarea energiei solare, dar în unele cazuri ajută la plantarea de păduri pentru a încuraja şi folosirea raţională a lemnului ca sursă de energie termică.

Energia solara

Soarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pamant. Energia solara care ajunge pe Pamant in 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri. Omul utilizeza intr-o aşa măsura combustibilul pe baza de materie fosiliazata (petrol si cărbune) încât rezervele se vor epuiza in adoua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut ca centrala atomica este o soluţie alternativa, dar gradul sau de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleara de la Cernobal, din 1986. S-a demonstrat ca dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solara, aceasta oferă siguranţa si acurateţea cea mai mare.RADIATIA SOLARA

Atmosfera reflecta aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiaţia solara; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar si aşa aceasta cantitate este de 170 de milioana de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale.

In zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnit datorita focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comporta ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solara inca din 400 i.e.n pentru aprinderea focului, folosind goburi de sticla pline cu apa. In 200 i.e.n ei si chinezii foloseau oglinzi concave in acest scop. In cuptorul solar modern, lumina solara este folosita pentru a găti , o oglinda concava (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. In unele cuptoare solare in loc de oglinda solara se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează si funcţionarea furnalului solar. In Mont Luis, Franta, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, ce are o latura acoperita cu oglinzi, astfel încât totalitatea lor sa formeza o uriaşa oglinda concava. Camera de încălzire din focar se poate încălzi pana la 3000 de grade C-la acesta temperatura se topesc majoritatea metalelor-.CLADIRI INCALZITE DE SOARE

Intr-o oarecare măsura fiecare casa este încălzita de Soare dar unele dintre ele sunt proiectate pt. a folosi cat mai bine aceasta sursa de energie gratuita. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la miza ,iar pe partea răcoroasa mii mici.

In multe gospodarii, energia solara se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui incalzeste apa rece care curge prin panourile plate , închise, numite colectoare. Acestea functioneaza ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pt. a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care sa permită absorbirea unei cantitati cat mai mari de energie.BATERIILE SOLARE

Bateriile solare sunt nişte instrumente elctronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pt. producerea energiei electrice. Modulul de baterie solara este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Intr-o fotocelula se generează o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de

126


celule in serie, pt. ca bateria solara sa se poată folosi ca sursa de energie. Fotocelulele sunt nişte placi subţiri din materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale si la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pt. alimentarea energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali functioneaza cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majoritarii ceasurilor cu quartz.

Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singura sursa de energie lumina soarelui. Panourile solare care ii acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare eliceaCURENT FARA RETEA DE TRANSPORT LA DISTANTAIn locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizata de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosita pt. încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se inrerupe odată cu lăsarea serii.

Pt. a genera curent fotocelulele necesita lumina, nu căldura, de aceea poate poare funcţiona farul de 360 KW al unei piste de aterizare in mijlocul unei pustietati inghetate din Alaska.Inca din anii '60, sateliţii, artificiali de comunicare sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansata este staţia cosmica Freedom, care va fi lansata pe orbita in jurul Pamantului probabil la sfarsitul secolului. Aceasta va fi echipata cu 8 panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solara intr-o putere electrica de 75KW.

Daca se va realiza proiectul maret al inginerului american dr. Peter Glaser, in sec. XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrica necesara omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, in jurul Pamantului s-ar roti o flota de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solara. Energia generata in fotocelule va fi transformata in microunde iar acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor in energie electrica. Potrivit Biroului European pt. Navigaţie Cosmica, 40 de SPS-uri ar acoperi 1/4 din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene in jurul anului 2040. Exista insa o problema: aceasta radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasare sau om intilnit in cale, care nu s-ar afla intr-o aeronava din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi ca o mare parte a energiei va fi furnizata in viitor de centralele cosmice.

Energia eoliana Energia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantului. Exploatata, ea poate fi transformata in energie mecanica pentru pomparea apei, de exemplu, sau macinarea graului, la mori ce functioneaza cu ajutorul vantului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vant moderne transforma energia eoliana, ce invarte rotorul, in energie electrica.

Egiptenii au fost poate primii care au folosit energia generata de vant atunci cand au navigat pe Nil in amonte, in jurul secolului IV i.Hr. Peste secole vasele cu panze aveau sa domine marile si oceanele lumii, servind in principal transportului comercial, dar si in scopuri militare si stiintifice. Marile imperii ale erei noastre foloseau vasele cu panze pentru a controla si domina marile. Aceste vase cu panze sunt si astazi prezente pe apa, insa sunt construite cu echipamente moderne. Utilizarea lor este, insa, cu totul alta - fie ca vase sportive, fie ca ambarcatiuni de agrement.

Energia eoliana a fost exploatata pe uscat de cand prima moara de vant a fost construita in vechea Persie in secolul VII. De atunci morile de vant sunt folosite pentru macinarea graului, pomparea apei, taierea lemnului sau pentru furnizarea altor forme de energie mecanica. Insa exploatarea pe scara larga a aparut abea in secolul XX, odata cu aparitia “morilor de vant” moderne – turbinele de vant ce pot genera o energie de 250 pana la 300 de kilovati.

Pentru ca vantul este o sursa de energie curata si interminabila, turbinele de vant sunt instalate in tarile dezvoltate si acolo unde intensitatea vantului permite puterii eoliane sa poata fi exploatata, pentru a suplini sursele traditionale de energie electrica, precum caldura degajata de arderea carbunilor.

Imbunatatirile aduse rotoarelor si elicelor, combinate cu o crestere a numarului de turbine instalate, a dus la o marire a puterii energiei eoliene cu circa 150% din 1990. In 1997, de exemplu, piata mondiala a energiei eoliene manipula in jur de 3 miliarde de dolari. Energia eoliana e o sursa de putere electrica promitatoare in viitor datorita ecologitatii si infinitatii sale. Totusi, pentru ca viteza vantului variaza in timpul zilei, sezonului sau anilor energia generata de vant e o resursa intermitenta. In zonele de pe glob cu actiune puternica a vantului turbinele actioneaza in jur de 60% din timpul anului. Chiar si asa vantul poate fi insuficient pentru ca turbinele sa functioneze la

127


capacitate maxima. Cu toate acestea tehnologia a reusit sa-si adapteze creatiile imbunatatindu-le si producand si alte ce folosesc acest tip de energie.

Compunerea sistemului:1.Pale- Forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.2.Nacela- Contine generatorul electric asigurand si o protectie mecanica 3.Pilon- Asigura strucura de sustinere si rezistenta a ansamblului superior. 4.Fundatie- Asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian.

Functionarea sistemului eolian: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 multiplicator de viteza care actioneza direct axul central al generatorului electric.Curentul electric obtinut este, fie transmis spre imagazinare in baterii si folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC in cazul turbinelor de mica capacitate , fie livrat direct retelei de curent alternativ ( AC) spre distribuitori.

Energia eoliana.Conform analistului Axel Eunhoff de la Banca de Investitii Bear Stearns International, in Europa

energia provenita din centrale eoliene va ajunge la 65.000 MW, iar sumele necesare investitiilor vor fi 60-70 mld. euro.In urmatorii 8 ani va fi instalata o putere de 110.000 MW in centralele eoliene. Daca acestea s-au dezvoltat pe zonele de coasta, in prezent tendinta este de a construi unitati in interior pentru a furniza energie pentru mii de gospodarii, ferme, mici intreprinderi.

Cea mai dezvoltata zona eoliana in Germania este Westfalia - regiunea Sintfeld, unde sunt montate 65 de instalatii cu o capacitate de 180 milioane kWh pe an (adica suficient pentru 50.000 gospodarii).Cel mai mare producator mondial de turbine eoliene este firma Flender GmbH, care livreaza 40% din toate centralele eoliene instalate in lume (Europa, SUA si China).

O intreaga industrie s-a dezvoltat pentru fabricarea componentelor, pentru servicii de montaj, intretinere, exploatare.Centralele eoliene actuale au puteri standardizate, incepand de la 100 kW la 5 MW/unitate. Unde este posibil, unitatile sunt cuplate in baterii pentru a obtine puteri mai mari.

Industria romaneasca ar putea sa se implice intr-o piata de 60-70 mld.euro (estimata pe 8 ani), putand produce o serie de componente cum ar fi: motoare si generatoare electrice, componente mecanice - arbori grei, stalpi de sustinere, carcase, reductoare, confectii metalice, pe baza de avantaje comparative si competitive.Bibliografie

1. EWEA (2004). Wind Energy – The Facts, European Wind Energy Association.2. ExternE (2004) Final report, Externalities of Energy, European Commission Project.3. Foxon, T.J., Gross, R., Chase, A., Holwes, J., Arnall A., and Anderson D. (2005). “UK innovation

systems for new and renewable energy technologies: drivers, barriers and system failures”. Energy Policy (33).

4. Goulder, L.H. and Mathai, K. (2000). “Optimal CO2 abatement in the presence of induced technological change”. Journal Of Environmental Economics and Management (39).

5. IEA (2000). Experience curves for energy technology policy, International Energy Agency, Paris, France.

6. Jaccrad, M. (2006). Sustainable fossil fuels: the unusual suspect in the quest for clean and enduring energy, Cambridge University Press, Cambridge, UK.

128


ENERGIA EOLIANĂ PROF.EC. GĂLĂŞEL CLAUDIA – FLORINA, COLEGIUL TEHNIC ”IOAN CIORDAŞ” BEIUŞ

“Energia este esenţa dezvoltării sociale şi economice şi îmbunătăţirii calităţii vieţii (...), dar toate sursele de energie vor trebui folosite în modalităţi care să respecte atmosfera, sănătatea umană şi mediul ca un întreg.”

Energia eoliană este energia conţinută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa pământului. Vântul este, de fapt, o consecinţă a iluminării atmosferei de către Soare. Se ştie că lumina Soarelui nu cade uniform asupra diferitelor regiuni ale Pământului, făcând ca unele părţi ale atmosferei să fie încălzite mai mult decât altele. Deoarece aerul cald este mai uşor decât aerul rece şi are tendinţa să se ridice, masele de aer se deplasează în funcţie de aceste grade diferite de încălzire. Aproximativ 2% din energia luminii solare, care cade pe suprafaţa Pământului, se regăseşte în energia cinetică a vânturilor. La rândul său, această energie se pierde atât prin frecare cu suprafaţa Pământului, cât şi prin însăşi deplasarea maselor de aer.

Exploatată, ea poate fi transformată în energie mecanică pentru pomparea apei, de exemplu, sau măcinarea grâului, la mori ce funcţionează cu ajutorul vântului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vânt moderne transformă energia eoliană, ce învârte rotorul, în energie electrică.

Energia eoliană e o sursă de putere electrică promiţătoare în viitor datorită ecologităţii si infinităţii sale. Totuşi, pentru că viteza vântului variază în timpul zilei, sezonului sau anilor energia generată de vânt e o resursă intermitentă. În zonele de pe glob cu acţiune puternică a vântului turbinele acţionează în jur de 60% din timpul anului. Chiar şi aşa vântul poate fi insuficient pentru ca turbinele sa funcţioneze la capacitate maximă. Cu toate acestea tehnologia a reuşit să-şi adapteze creaţiile îmbunătăţindu-le.

Descrierea surselor neconvenţionale pentru obţinerea energiei electrice

Sursele neconvenţionale de energie sunt cunoscute în literatura de specialitate sub denumirea de „surse noi”, însă numai tehnologiile de captare, conversie şi utilizare energetică şi economică sunt relativ noi. Aceste surse de energie prezintă o serie de particularităţi de care trebuie să se ţină cont atât în procesul de utilizare, cât şi în activitatea de includere a acestora în balanţa energetică. Sursele neconvenţionale de energie se regenerează în urma unor procese naturale şi sunt inepuizabile, ceea ce le conferă calitatea de resursă certă în energetica viitorului. De asemenea, prezintă o mare simplitate în construcţie şi pot fi utilizate atât în sistemul energetic descentralizat pentru consumatori izolaţi, cât şi conectate la sistemul energetic naţional.

În condiţiile meteogeografice din România, în balanţa energetică pe termen mediu şi lung se iau în considerare următoarele tipuri de surse regenerabile de energie: energia solară, energia eoliană, hidroenergia, biomasa şi energia geotermală. Tipul de resurse şi potenţialul energetic al surselor regenerabile de energie din România sunt prezentate sintetic în tabelul de mai jos.

Potenţialul energetic al surselor regenerabile de energie din RomâniaSursa de energieregenerabilă

Potenţialul de energie anual

Echivalent economieenergie (mii tep) Aplicaţie

Energie solară: -Termică; -Fotovoltaică.

60x106 GJ1.200 GWh

1.433,0103,2

Energie termicăEnergie electrică

Energia eoliană 23.000 GWh 1.978,0 Energie electricăEnergie hidro, din care:sub 10 MW

40.000 GWh6.000 GWh 516,0 Energie electrică

Biomasă 318x106 GJ 7.597,0 Energie termicăEnergie geotermală 7x106 GJ 167,0 Energie termică

Resursele regenerabile de energie reprezintă deja o componentă semnificativă în cadrul economiei de combustibili pe plan mondial. Ele pot avea o contribuţie tot mai importantă la diversificarea alimentării cu energie, reducerea emisiilor şi durabilitatea dezvoltării energetice pe termen lung. În schimb, pe termen scurt şi mediu, regenerabilele moderne vor rămâne o componentă destul de redusă a alimentării cu

129


energie în ţările industrializate, revenindu-le un rol de completare şi nu de substituire a energiei pe bază de combustibili fosili şi nucleari. În ţările mai slab dezvoltate, rolul resurselor regenerabile în acoperirea cererii de energie fiabilă şi accesibilă ca preţ va fi tot mai important, mai ales în zonele rurale, unde utilizarea lor va fi susţinută prin subvenţii direcţionate temporare.

Sursele regenerabile de energie pot să contribuie prioritar la satisfacerea nevoilor curente de energie electrică şi de încălzire în zonele rurale defavorizate. 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”). Certificatul verde este un document ce atestă o cantitate de 1 MWh energie electrică produsă din surse regenerabile de energie. El se poate tranzacţiona, distinct de cantitatea de energie asociată acestuia, de pe o piaţă bilaterală sau centralizată.

În prezent, calitatea esenţială a energiei neconvenţionale de resursă nepoluantă a readus în atenţie alternativa înlocuirii treptate a energiei produse pe bază de combustibili fosili. 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 conservare a energiei, creştere a eficienţei energetice şi valorificare superioară a surselor regenerabile.

În România, cotele obligatorii ce se vor utiliza până în anul 2010 în conformitate cu ţinta asumată în negocierile de aderare la Uniunea Europeană privind ponderea energiei electrice produse din surse regenerabile sunt următoarele: 3,6% pentru anul 2009 şi 4,3% pentru anul 2010.Ponderea surselor regenerabile de energie în consumul total de resurse primare în România Sursa de energieregenerabilă

Anul 2000(mii tep)

Anul 2010 (mii tep)

Anul 2015(mii tep)

Energie solară: - 7,50 17,00- solar – termic - 7,35 16,00- solar – electric - 0,16 1,00Energia eoliană - 27,00 86,10Energie hidro, din care: 1 272 1 565,20 1 602,20- hidroenergie mare- hidroenergie mică

1 18587

1 470,6094,60

1 470,60137,60

Energie din biomasă: 2 772 3 347,30 3 802,00- biomasă– termic- biomasă– electric

2 772-

3 349,8097,50

3 487,80314,20

Energie geotermală - 17,50 23,90TOTAL (inclusiv hidro mare) 4 044 4 964,50 5 537,20Pondere surse regenerabile de energie în consum total de resurse primare de energie (%)

10,01 11,00 11,20

Procesul tehnologic de obţinere a energiei folosind puterea vântului

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. La sfârşitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică. Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativă: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).

Vânturile se formează deoarece soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari şi în zone oceanice.

Începând din 1950 palele tradiţionale au fost înlocuite cu unele rigide de formă aerodinamică (ca cele ale elicei unui avion) care sunt mult mai eficiente în captarea energiei vântului. Procesul este similar pentru turbinele eoliene de orice dimensiune.

130

http://ro.wikipedia.org/wiki/Electricitate

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_cinetic%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/P%C4%83m%C3%A2nt

http://ro.wikipedia.org/wiki/Germania

http://ro.wikipedia.org/wiki/Spania

http://ro.wikipedia.org/wiki/Danemarca

http://ro.wikipedia.org/wiki/V%C3%A2nt

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_regenerabil%C4%83


O turbină eoliană lucrează invers unui ventilator. În loc să utilizeze electricitatea pentru a produce vânt, turbina utilizează vântul pentru a produce electricitate. Aerul în mişcare (vântul) mişcă palele (forma palelor este astfel concepută încât fac să se rotească axul la care sunt ataşate), ax conectat cu un generator pentru a produce electricitate. Electricitatea este trimisă prin linii de transmisie şi distribuţie la o substaţie, apoi spre case, birouri şi şcoli.

Se utilizează turnuri înalte sau stâlpi pentru a poziţiona turbina la o înălţime suficientă pentru a avea un acces fără obstacole la vânt, astfel încât rotorul să facă faţă vânturilor celor mai puternice şi mai regulate. O cutie de viteze şi un contactor sunt utilizate pentru a asigura faptul că, indiferent de fluctuaţiile de viteză ale vântului, turbina transmite electricitate în reţea la frecvenţă (50Hz) şi tensiune (230 volţi) corecte. Contactorul rămâne pe poziţia ‘conectat’ până când vântul atinge nivelul la care turbina nu poate capta suficientă energie eoliană, moment în care trece pe poziţia ‘deconectat‘ pentru a permite rotorului să se învârtă liber.

Deoarece direcţia vântului se schimbă, turbina eoliană trebuie să se poată orienta în vânt. În cazul turbinelor eoliene de mare dimensiune, această rotaţie denumită „yaw” se realizează utilizând motoare electrice, în timp ce pentru turbinele de foarte mici dimensiuni acest lucru este realizat în mod pasiv utilizând o giruetă în spatele turbinei.

Proiectarea turbinelor eoliene

Parametrii fundamentali pentru proiectare sunt: Numărul de pale; optim fiind trei pentru echilibrarea rotorului; Lungimea palelor; puterea turbinei creşte proporţional cu suprafaţa măturată ; Poziţia palelor în raport cu turnul; majoritatea palelor sunt poziţionate în vânt (up wind)

pentru a evita generarea de zgomot când aripa trece prin faţa turnului.

Diagrama de mai jos arată câteva piese şi părţi din interiorul turbinei eoliene:

Componentele mecanice ale turbinei eoliene – această turbină este orientată în vânt - sursa Alliant Kids Energy

Viteza vârfului palei este ţinută în general constantă, astfel încât cu cât este mai mare turbina cu atât rotorul se învârte mai încet. Invers, turbinele de mică dimensiune, adică mai mici de 3 metri, se rotesc suficient de repede astfel încât ele pot ajunge la frecvenţa reţelei electrice fără a necesita o cutie de viteze step up.

Descrierea turbine eoliene

Componente: Rotor; Pale - Forma și concepția lor este esențiala pentru a asigura forța de rotație necesară. Acest design este propriu fiecărui tip de generator electric.

131


Cutia cu pinioane; Turnul - Asigură strucura de susținere și rezistență a ansamblului superior. Fundaţia - Asigură rezistența mecanică a generatorului eolian. Dispozitiv de control; Generator.

Tipuri:-Cu ax orizontal – cel mai comun (ca la Ochiul Londonez sau o moară de vânt tradiţională olandeză);-Cu ax vertical – mai puţin utilizat (ca la un cărușel).

132

AvantajeSe pot întâlni eoliene numite individuale, instalate în localității izolate, adică eoliana nu este

racordată la reţea și nu este conectată cu alte eoliene.În caz contrar, eolienele sunt grupate sub forma unor ferme eoliene. Instalările se pot face pe sol,

sau, din ce în ce mai mult, în largul mărilor, sub forma unor ferme eoliene offshore, în cazul cărora prezența vântului este mai regulată. Acest tip de instalare reduce dezavantajul sonor şi ameliorează estetica.

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

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

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

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

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanţial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalităţile negative inerente utilizării combustibililor clasici. În 2004, preţul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime faţă de cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora, deoarece se pun în funcţiuni tot mai multe unităţi eoliene cu putere instalată de mai mulţi megawaţi.

Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.

Eoliana ocupă o suprafaţă mică pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj, deoarece perturbă puţin locaţia unde este instalată, permiţând menţinerea activităţilor industriale sau agricole din apropiere.

Dezavantaje

Principalele dezavantaje sunt resursa energetică relativ limitată, inconstanţa datorită variaţiei vitezei vântului şi numărului redus de amplasamente posibile. Puţine locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.

La început, un important dezavantaj al producţiei de energie eoliană a fost preţul destul de mare de producere a energiei şi fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii ani, însă, preţul de producţie pe unitate de energie electrică a scăzut drastic, ajungând, prin îmbunătăţirea parametrilor tehnici ai turbinelor, la cifre de ordinul 3-4 eurocenţi pe kilowatt oră.

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

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

Studiul valorilor energiei electrice rezultata în urma conversiei energiei eoliene (utilizând valoarea maxima a randamentului de conversie de 30 % ) în zona de studiu fac posibila utilizarea de turbine eoliene pentru:

- pomparea apei din subteran ;- încălzirea incintelor unor sere ;- încărcarea bateriilor;

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ecosistem

http://ro.wikipedia.org/wiki/Kilowatt_or%C4%83


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Central%C4%83_nuclear%C4%83&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Megawatt

http://ro.wikipedia.org/wiki/Combustibil_fosil

- furnizarea de energie lămpilor de pe stradă;- încălzirea unor spaţii locative individuale.Sistemele eoliene de mică dimensiune sunt foarte bune pentru a furniza electricitate în locurile

unde asigurarea electricităţii prin mijloace obişnuite (adică din reţeaua naţională) este scumpă. De asemenea, ele sunt utile pentru regiuni izolate, care nu sunt conectate la reţeaua naţională. Aceste sisteme neconectate la reţea au nevoie de baterii pentru stocarea electricităţii pe care o produc şi sunt adesea combinate cu generatoare diesel capabile să furnizeze energie în perioadele cu vânt slab. Sistemele eoliene pot fi utilizate şi în locurile în care există conectare la reţeaua naţională, nemaifiind necesare baterii. Electricitatea neutilizată poate fi transmisă în reţeaua naţională şi vândută companiilor producătoare de electricitate. Banii obţinuţi pentru această energie pot acoperi o parte din costurile aferente construirii turbinei.

Să găseşti o sursă de curent pentru a-ţi putea încărca telefonul mobil poate fi o problema atunci când te afli într-o călătorie la munte sau, pur si simplu, ai uitat să iţi iei încărcătorul cu tine. Însă, soluţia acestei probleme poate fi mai simplă decât ar părea la prima vedere. Gizmodo spune ca studenţii de la Indian Institute of Technology au venit cu o idee extraordinară. Ei au creat o turbina portabilă, alimentată de energia eoliană, care poate fi atasată telefonului mobil pentru încărcare.

Tehnica nu este încă pe piaţă, însă departamentul a trimis o propunere Ministrului Ştiintei si Tehnologiei din India pentru a putea fabrica acest tip de turbină la o scara mai largă, a afirmat Prof. Lalit Kumar Das, conducătorul Departamentului de Design Industrial. Acest aparat este menit celor ce se află pe zonele de coastă, unde vântul este mai mereu prezent. Însă poate fi folosit peste tot, chiar şi în timpul unei călătorii, atâta timp cât existâ curenţi de aer. Acest mecanism ar putea fi o soluţie ideală pentru cei ce nu au la îndemână o sursă de electricitate.

Şi în cazul în care vă întrebaţi cine va cumpăra un telefon celular, dacă nu are curent electric, s-ar putea sa rămâneţi uimiţi. De exemplu, populaţia din Ciosa, Bistriţa Năsăud, România, cumpără telefoane mobile, chiar dacă electricitatea e doar un concept la care visează că o să ajungă într-o bună zi şi în satul lor. Semnalul de reţea în zona este bun, dar dacă vor să încarce un telefon, aceasta înseamnă un drum de 8 km până la cel mai apropiat oraş. Iar acesta nu este un caz izolat. Potrivit lui Roy Stear, de la Freeplay Energy, o companie care va produce şi vinde generatoare bazate energie eoliana, „Kenya are 30 de miloane de oameni si 3 milioane de utilizatori de telefoane mobile, însă numai 200,000 de case beneficiază de energie electrică”

Concluzii

Energia este un ingredient esenţial al dezvoltării socio-economice şi al creşterii economice. Promovarea utilizării unor surse regenerabile de energie, între care şi energia eoliană, constituie unul din obiectivele strategice în domeniul energetic al Guvernului României, fiind prevăzute pe termen mediu si lung ţinte clare pentru atingerea unor obiective semnificative în producţia de energie verde.

Acest obiective răspund câtorva scopuri:- alinierea la tendinţele mondiale și în special a celor europene de diversificare a surselor de

energie;- contribuie la creşterea pe termen mediu a independentei energetice a ţării;- reducerea şi pe această cale a emisiilor de poluanţi ai industriei energetice româneşti, ca o

componentă a contribuţiei României la angajamentul luat în aplicarea protocolului de la Kyoto.Energia eoliană furnizează o opţiune ecologica si prietenoasă precum şi securitatea energetică

naţională într-un moment în care descreşterea rezervelor energetice de combustibili fosili la nivel global ameninţă dezvoltarea şi sustenabilitatea economiei globale. Organizaţia ecologistă internaţională Greenpeace estimează că aproximativ un procent de 10% din electricitate poate fi furnizată pe cale eoliană până în 2010.

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, şi turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.

Deoarece deocamdată nu exista o experienţa specifică naţională pentru centrale eoliene mari (de zeci sau sute de turbine într-un parc), trebuie să se apeleze la experienţa externă atât pentru determinarea potenţialului eolian al unei zone,la tehnologie cât și pentru aprecierea impactului centralelor eoliene asupra mediului. Pentru aceasta am apelat la cunoştinţele acumulate deja în alte țări, unde la finele anului 2005 erau instalate centrale eoliene cu o impresionanta putere, de peste 48.000 MW.

Deși pe plan mondial energetica vântului se află într-un stadiu avansat de maturitate tehnologică, se poate aprecia că în România ponderea energiei din surse eoliene în balanța energetică, pe termen scurt, se situează sub posibilitățile reale de valorificare economică, datorită prețului mare și dificultăților administrative. Aceste motive au împiedicat până în prezent energiile regenerabile să intre cu adevărat în competiție cu combustibilii fosili. Nu putem decât spera că acest lucru se va schimba cât de curând .

Bibliografie:1. I.Popescu, E.Turcu – Energia încotro? Ed. Scrisul românesc, Craiova, 1978;2. Bernow S. Biewald B, Singh D. – Modelarea surselor de energie regenerabile: un studiu

de caz asupra viabilitatii (energiei) eoliene. Prezentat la Conferinţa naţională NARUC-DOE asupra energiei regenerabile., Savannah, Georgia, octombrie 1993

3. Nicoară Gheorghe, Ene Marin – Cucerirea energiei, Ed. Tineretului, Bucureşti, 1967;4. Uwe Hallenga – Vântul - energie electrică pentru casă și curte, Ed.M.A.S.T., 2008 5. www. Biblioteca–digitală.ase.ro

ENERGIA, ÎNCOTRO?GĂLĂŢAN DANIELA

GRUP ŞCOLAR TUDOR TĂNĂSESCU TIMIŞOARA

Specialiştii apreciază că omenirea dispune de alternative energetice de perspectivă practic nelimitate şi curate. Punerea în valoare a acestora depinde însă de eforturile care se fac pentru grăbirea cercetării-dezvoltării flixurilor de energie solară, geotermică, mareomotrice etc, de înţelegerea oportunităţii de a se promova larg cooperarea internaţională. La acestea se adaugă perspective nebănuite oferite de energia nuceară – fuziune şi fisiune. Natura însăşi a dezvăluit acest panaceu: fisiune spontană şi în mod excepţional, reacţii spontane în lanţ, desigur de mică intensitate, există şi în natură, dar acestea au atras atenţia doar a cercetătorilor.

Analizându-se evantaiul de posibilităţi aflate la îndemâna omului contemporan – fluxurile de energie care ne înconjoară, specialiştii au ajuns la un consens unanim. Cu excepţia energiei solare, a energiei geotermice şi a celei nucleare, celelalte surse alternative, respectiv cicloni, trăsnete, cutremure, erupţii vulcanice, căldura provenită prin conducţie din straturile adânci ale pământului etc., cel puţin pentru viitorul previzibil sunt de interes local şi ar necesita un efort tehnologic prea mare în comparaţie cu efectele pe planul uşurării muncii omului.

În consecinţă este de aşteptat ca savanţii, laboratoarele lumii să-şi concentreze capacitatea de creaţie în direcţia aprofundării cunoaşterii şi a punerii în valoare a acelor alternative de energie care au mari şanse de succes în viitoarele 4 – 5 decenii, în competiţia cu sursele clasice, devenite deficitare. De pe acum, guvernele, organizaţiile naţionale şi internaţionale, firmele particulare, în eforturile de a asigura cât de cât o independenţă energetică, de a preveni apariţia unor nişe ecologice, cu efecte imprevizibile asupra vieţii pe pământ, au trecut la subvenţionarea unor programe de cercetare – dezvoltare, vizând obţinerea energiei din surse abundente şi cât mai curente.

1.Surse solareSuprafaţa întregului Pământ recepţionează o cantitate enormă de energie solară care, dacă ar fi

transformată economic, ar putea satisface o parte din nevoile omenirii de energie. Soarele este sursa primară a tuturor formelor de energie şi putere de care s-a servit omul în decursul întregii sale existenţe. Combustibilii atât de familiari nouă – cărbunele, petrolul şi gazele naturale – nu sunt altceva decât nişte „radiaţii solare fosilizate”, hidrocarburi care au căpătat o fracţiune din radiaţia solară revărsata asupra planetei noastre. Energia solară difuzată anual pe Pământ, pe lângă faptul că este inepuizabilă şi diversificată – mişcările maselor de aer atmosferice, marile curente oceanice sau însăşi radiaţia solară – este echivalenta cu cea obţinută prin arderea a 120000 de Gt de cărbune sau 25 de ori volumul total al rezervelor de cărbune ale planetei noastre.

Există însă, unele impedimente care fac ca aceste posibilităţi să rămână doar ipotetice, în unele cazuri prea exagerat prezentate. În afara dezavantajelor majore ale energiei solare – este difuză şi nepermanentă – ar mai putea fi amintit şi impedimentul de a nu putea fi colectată decât în regiuni extrem de însorite unde absorbţia razelor calorice poate ajunge la 40%.

Având în vedere nevoia stringentă de energie, se apreciază că radiaţia solară ar putea fi utilizată în câteva scopuri distincte: folosirea în spaţiul cosmic – pentru asigurarea energiei necesare sateliţilor de telecomunicaţii; activităţi casnice; funcţionarea aparatelor de radio şi televiziune, gătit, explorări, balize de semnalizare în localităţi izolate; climatizarea imobilelor fie direct prin încălzirea apei, fie transformată în energie electrică; satisfacerea generală a nevoilor de electricitate. În acest scop, în ultima perioadă se constată eforturi considerabile pentru perfecţionarea metodelor şi procedeelor de conversie a radiaţiei solare în energie electrică sau termică.

1.2 Conversia directă în electricitatePână în prezent au fost concepute şi experimentate mai multe dispozitive statice pentru

transformarea radiaţiei solare în energie electrică:- cupluri termoelectrice – cu semiconductori – germaniu şi siliciu, dezvoltând randamente de

5%;- diode termionice – cu vapori de cesiu, dezvoltând randamente de 15%, dar care având anodul

la temperaturi foarte înalte au mult redusă durata de funcţionare;- celule solare sau pile foto-voltaice cu semiconductori – seleniură sau sulfură de cadmiu,

dezvoltând randamente de 10%.

Deşi rezultatele nu au fost convingătoare, caracteristicile ultimului tip de dispozitive, în special durata de funcţionare şi gradul de independenţă, au recomandat filiera foto-voltaică ca sursă de energie.

În viitor, două ar fi principalele probleme care solicită eforturi suplimentare pentru a fi rezolvate.Prima, este reducerea de 150-200 ori a preţului celulelor voltaice, pentru a face această sursă

competitivă cu cele clasice. Practic, aceasta înseamnă că ar trebui inventate alte tehnologii de fabricaţie.Celula solară este un dispozitiv realizat cu materiale semiconductoare, în care prin absorbţia

luminii se generează perechi de electroni şi goluri libere, iar aceştia sunt separaţi spaţial datorită unei discontinuităţi interne ce formează o barieră de poenţial, electronii fiind antrenaţi în sens opus golurilor. Prin separarea purtătorilor ia naştere o tensiune la bornele celulei şi un curent printr-o rezistenţă de sarcină, astfel încât celula iluminată funcţionează ca generator de putere electrică.

Sunt cunoscute şi folosite numeroase tipuri de celule solare. O clasificare posibilă este după natura neomogenităţii ce dă naştere barierei de potenţial şi câmpului electric intern. Ea poate fi:

-o homojoncţiune, adică un contact între două regiuni cu tipuri de conducţie sau cu nivele de dopare diferite din acelaşi cristal semiconductor;

-o heterojoncţiune, adică un contact între două semiconductoare diferite, având tipuri de conducţie sau nivele de dopare diferite, un contact între un metal şi un semiconductor, sau un contact între un electrolit şi un semiconductor.

Un alt mod în care pot fi clasificate celulele solare este în:- celule cu semiconductoare monocristaline;- celule cu straturi subţiri, policristaline sau amorfe.Celulele cu monocristale, dintre care cele mai cunoscute şi mai folosite sunt cele pe bază de Si şi

cele cu GaAs, dau eficienţele de conversie cele mai ridicate, de 18%până la 25% şi permit concentrarea radiaţiei până la x1000, dar au un preţ relativ ridicat.

Celulele cu straturi subţiri, cum sunt cele cu CdS policristalin şi cele cu Si amorf hidrogenat, dau randamente mai scăzute, de 5 până la maximum 12%, dar pot atinge preţuri da 10 până la 100 de ori mai mici decât celulele cu monocristale, datorită tehnologiilor de obţinere mai simple şi posibilităţilor de a realiza arii active relativ mari, reducând costul asamblării în baterii.

Întrucât nu este încă ales un candidat preferat dintre diferite tipuri de celule foto-voltaice cunoscute, este de dorit continuarea cercetărilor pe toate liniile urmărindu-se atât ridicarea performanţelor foto-voltaice ale celulelor, cât şi ieftinirea proceselor de fabricaţie, pentru ca celulele solare să intre şi în ţara noastră în circuitul economic.

A doua problemă ce trebuie rezolvată se referă la perfecţionarea dispozitivelor de stocare, respectiv acumulatorii electrici să fie astfel concepuţi încât să permită producerea continuă a energiei. Variaţia zilnică şi sezonieră a strălucirii Soarelui, sistemele de reflectori – concentratori, de urmărire permanentă a Soarelui etc., reprezintă probleme tot atât de importante ca şi cea a celulelor, explicând în bună parte paşii timizi pe calea aducerii radiaţiei solare în balanţa energetică. În acest sens, s-a emis ipoteza colectării radiaţiei solare prin amplasarea unui imens satelit solar pe o orbită terestră într-un nod staţionar, la o distanţă de circa 38000 km deasupra Ecuatorului, astfel încât acesta să se afle în permanenţă iluminat de Soare.

1.2 Conversia indirectă în electricitateTransformarea radiaţiei solare în energie electrică şi difuzarea acesteia într-un sistem interconectat

este o problemă infinit mai grea, dar nu imposibil de imaginat şi realizat. Procesul de transformare ar putea avea loc pe două căi. Una – conversia termică, unde Soarele constituie sursa caldă a unei centrale termice clasice. Alta – reflectarea şi focalizarea căldurii cu ajutorul „colectoarelor solare” care ar capta şi concentra energia solară într-un fluid ce ar putea fi folosit apoi ca generator de aburi cu temperaturi înalte, a căror funcţie ar fi de a acţiona turbogeneratoare convenţionale sau de construcţie specială.

Principalul impediment în calea utilizării centralelor solare mari este folosirea ineficientă a puterii instalate. O centrală cu putere medie (100MW) ar trebui să genereze în perioada fluxului maxim de lumină o energie de patru ori mai mare pentru a suplini perioada de gol energetic – noaptea. Folosindu-se doar pentru câteva ore este clar că instalaţia devine neeconomică.

De aceea s-ar putea concepe o metodă combinată: soare – combustibil fosil ( în măsura în care se poate menţine curăţenia suprafeţelor reflectante ). S-au conceput dispozitive de conversie perfecţionate cu sistem optic de concentrare şi mecanism de mişcare odată cu rotaţia aparentă a Soarelui, zilnică şi anuală. Randamentul este cu atât mai bun cu cât razele incidente sunt cât mai perpendiculare, iar suprafaţa este complet absorbantă, fără pierderi de căldură prin conducţie şi radiaţie. Teoretic, colectorul ar putea atinge o temperatură de 450 grade Celsius, dar practic nu s-a ajuns la o asemenea performanţă nici folosindu-se

vidul, din câte se ştie foarte costisitor. Dispozitivul este constituit din sfere mobile de material plastic, de dimensiunile unor mingi de fotbal care „privesc” permanent spre soare, care plutesc liber pe apă, ceea ce permit deopotrivă un contact perfect lubrificat şi o curăţire uşoară.

1.3 Conversia căldurii oceanelor în electricitateUn mare acumulator natural de energie termică de origine solară, apt de a fi folosit în vederea

obţinerii de energie electrică, îl constituie Oceanul planetar. În regiunea dintre Tropicul Racului şi Capricornului, unde intensitatea razelor solare incidente este maximă, iar 90% din suprafaţă o reprezintă apa, se formează două izvoare de căldură: unul de apă caldă la suprafaţa ocenelor şi altul de apă rece, de provenienţă arctică, în adâncul oceanelor, care ar putea pune în mişcare instalaţii de producere a energiei electrice. Fluviul cald din pătura superficială a apei se află într-un echilibru termic, la o temperatură constantă de 29-30 grade Celsius, iar fluviul rece, la adâncimi de 600-700m, are, de asemenea, o temperatură constantă, circa 2-3 grade Celsius. Cauza acestui fenomen stă într-o „scurgere” permanentă a apei oceanelor la suprafaţă de la Tropice la Poli, cu revenire după răcire – ca urmare a topirii acumulărilor de precipitaţii îngheţate – în sens contrar, dar la adâncime. Astfel, pe sute de milioane de kilometri patraţi, cele două izvoare de căldură sunt reumplute anual, aşteptând să fie reumplute anual, aşteptând să fie puse la lucru pentru om. În aceste condiţii, a fost avansată ideea realizării unor instalaţii plutitoare care să funcţioneze pe baza diferenţelor de temperatură ale celor două izvoare, agentul termic fiind o substanţă care fierbe la temperaturi mai mici decât apa – amoniacul sau freonul folosiţi la frigidere. Gazul lichefiat la adâncimea de 600-700 m este adus în generatoarele de la suprafaţă printr-o conductă unde se vaporizează – producând energie – apoi este din nou lichefiat, ciclul reluându-se mereu. Desigur, nu se contează pe randamente economice mai mari de 1%, dar energia primară nu costă nimic şi se înnoieşte permanent, existând părerea că acest procedeu de obţinere a energiei electrice ar fi superior celor nucleare, geotermice sau eoliene.

1.4 Conversia în energie termicăAceastă conversie se realizează în sisteme de înmagazinare a radiaţiei solare sub formă de

energie termică cu ajutorul unor absorbanţi adecvaţi, temperaturile obţinute astfel asigurând fierberea apei, cel puţin la presiunea atmosferei. Inerţia termică a sistemelor este suficient de mare pentru a se crea rezerve de apă încălzită şi în orele de noapte. Experienţele efectuate, este adevărat doar pentru utilitate menajeră, arată că filiera termodinamică poate furniza, în mod economic, până la 35% din potenţialul energetic necesar încălzirii şi climatizării imobilelor. Energia solară care cade pe acoperişul unei locuinţe mijlocii este suficientă pentru încălzirea şi răcirea acesteia. Sistemul folosit constă dintr-un colector de căldură solară în care este încălzit un fluid – aer sau apă – care conţine o sare eutectică ce se topeşte la 48 grade Celsius. Condiţionarea aerului din interior ( răcire ) se efectuează prin inversarea procesului, un al doilea rezervor conţinând sare eutectică, fiind încărcat de aerul rece din timpul nopţii. Acesta include un tanc de acumulare izolat termic, precum şi un dispozitiv de încălzire auxiliar pentru a suplimenta la nevoie insuficienţa de energie solară. Un sistem de pompe şi dispozitive de control este folosit pentru a deplasa fluxul de aer din încăperi, încălzindu-le sau răcindu-le dupa nevoie.

Asemenea instalaţii pot deveni pe deplin fezabile daca s-ar adăuga arzătoare de metan care, în caz de vreme proastă prelungită, ar suplini energia solară.

O altă instalaţie combină energia solară cu combustibilii fosili. Echipamentul solar preîncălzeşte şi reîncălzeşte apa rece dintr-un acumulator de căldură, o instalaţie clasică urmând să-i ridice temperatura.

Se apreciază că, în locuinţa „tehnologică”, folosind integral căldura degajată de maşinile de utilitate casnică, se va reduce consumul actual de energie al unei familii la o treime; energia necesară noaptea sau în zilele noroase se asigură prin cuplarea unu colector solar de 35,5 metri patraţi la o pompă de căldură şi un rezervor de apă. Folosind energia solară şi pompa de căldură – acţionată de un motor diesel a cărui căldură este recuperată şi introdusă în flux – s-au conceput sisteme ce pot fi combinate în diverse moduri: încălzire solară, pompă de căldură, condiţionarea aerului. Din estimări rezultă că într-o zi senină de iarnă încălzirea solară furnizează căldura necesară încăperilor, iar dacă aceasta este insuficientă, atunci intră în funcţiune pompa de căldură. Prin combinarea pompei de căldură cu încălzirea solară se asigură creşterea randamentului pompei ( diminuat la temperaturi mici ) prin preîncălzirea aerului ce va fi preluat de pompă.

În timp ce instalaţia de încălzire electrică consumă 350 de unităţi de energie primară pentru 100 de unităţi de căldură utilă, sistemul pompă de căldură – colector solar consumă numai 60.

2. Surse secundareCu toate că nu se întrevede posibilitatea ca acestea să deţină o pondere însemnată, nevoia

stringentă de energie a determinat oamenii de ştiinţă să-şi îndrepte atenţia şi spre asemenea surse de energie, care, din punct de vedere tehnic, vor juca un anume rol mai ales pe plan local.

2.1 Cicluri mareomotriceMareele reprezintă o uriaşă sursă de energie: interacţiunea gravitaţională Soare – Pământ – Lună

este transformată de oceane în energie curată şi relativ eficientă din punct de vedere economic. Realizarea unor baraje la intrarea în golfuri ar permite formarea – la flux – a unor lacuri de acumulare, care s-ar goli odată cu refluxul, punând în ambele situaţii în mişcare turbine pentru producerea electricităţii. Asemănător, ar putea fi folosite şi valurile mărilor şi oceanelor, unele deplasând cu forţă cantităţi enorme de apăcare ar putea pune în mişcare turbine instalate la ţărm. În acest mod, localtăţile limitrofe ar putea obţine cantităţi mari de energie electrică, desigur cu intermitenţă. După unele evaluări, de pe o întindere de circa 1000 km în larg se poate obţine jumătate din necesarul actual de electricitate al Angliei.

Neglijată multă vreme, energia valurilor interesează tot mai mult, în special ţările cu suprafeţe întinse de litoral. În Marea Britanie s-au realizat o serie de dispozitive producătoare de energie:

- vane aşezate lateral faţă de valuri care preiau energia acestora. Şirul de vane are rolul de a transforma mişcarea relativă a valurilor în energie hidraulică sau electrică;

- plute aşezate perpendicular pe val care iau forma acestora, mişcarea relativă a două plute alăturate acţionând motoare hidraulice sau pompe montate, în care caz se generează impulsuri hidraulice sau presiuni;

- coloana de apă în oscilaţie, funcţionând pe principiul unei cutii goale plutind cu gura în jos. Valurile produc oscilaţii ale coloanei de apă în cutie, pe care turbine cu aer sau cu apă sau generatoare electrice cu fluid la presiune înaltă, le transformă în energie. Acest dispozitiv este folosit experimental pentru a alimenta cu electricitate bateriile geamandurilor de navigaţie;

- rectificatorul Rusell constând din două rezervoare cu lichid la nivele diferite. Prin sistemul de supape, odată cu sosirea valurilor se asigură umplerea cu apă a rezervorului de sus, iar prin retragerea acestora golirea rezervorului de jos. În acest caz, apa se va deplasa în interiorul rezervorului de la nivel superior spre cel inferior punând în mişcare o turbină.

2.2 Cicluri eolieneEnergia eoliana este energia cinetica a maselor de aer aflate în mişcare la temperaturi diferite.

Cantitatea de energie produsă depinde în principal de viteza vântului, dar ea este uşor afectată şi de densitatea aerului, densitate determinată de temperatură, presiune şi altitudine. În general, eolienale sunt instalate pe înălţimi.

Turbinele eoliene curente funcţionează pe acelaşi principiu ca şi morile de vânt din antichitate: palele unei elice adună energia kinetică a vântului pe care o transformă în electricitate prin intermediul unui generator.

Cel mai mare dezavantaj al energiei eoliene este faptul că nu se obţine electricitate când vântul nu bate sau bate prea slab, motiv pentru care trebuie asigurata o sursă alternativă de electricitate.

Pentru furnizarea de electricitate către case şi firme este posibil să folosim aerogeneratoare mici şi medii ca dimensiune, secondate de generatoare diesel sau o racordare la reţeaua de alimentare cu electricitate. Micii utilizatori, care sunt prea îndepărtaţi pentru a se racorda la reţeaua de electricitate, pot folosi un sistem hibrid: celula foto-voltaică – eoliană, legată de baterii sau alte dispozitive de stocaj pentru a menţine aprovizionarea cu electricitate la un nivel ridicat.

Pentru alimentarea industriei cu electricitate, pot fi folosite sisteme intermediare de 30 – 300 KW, ce permit o producţie medie de electricitate.

2.3 Cicluri seismiceCutremurele dezvoltă o cantitate uriaşă de energie, ceea ce a făcut ca oamenii de ştiinţă să-şi

pună cu tot mai multă insistenţă problema captării energiei respective, fie în scopul evitării efectelor nefaste, fie al satisfacerii nevoilor viitoare de energie.

Pornind de la ipoteza că că seismele sunt rezultatul declanşării unei puternice unde de şoc în epicentru – loc de producere a unor frecări între masive blocuri ale scoarţei terestre – care se propagă în toate direcţiile în scoarţă, ar putea fi imaginat un sistem de extragere a acestei energii. Dacă avem în vedere periodicitatea şi localizarea cutremurelor, s-ar putea forma o „pungă” în epicentru în care se introduce un lichid de lucru.În acest fel, mişcarea de frecare dintre blocurilescoarţei este amortizată, lichidul preluând căldura, presiunea sau energia cinetică ar putea fi captate la gura pungii şi transformate în energie electrică. Lichidul, având o poziţie tampon în epicentrul cutremurului poate fi recirculat după nevoi, în funcţie de puterea seismului şi în alte scopuri utile.

2.4 Cicluri vulcaniceDacă un curent de apă s-ar îndrepta spre centrul magnetic al vulcanilor ( la o adâncime de circa 1

km ) printr-un sistem de puţuri înclinate, atunci cu ajutorul uriaşului cuptor apa s-ar încălzi la temperaturi de

peste 600 grade Celsius, dezvoltând capacităţi termice fantastice, de ordinul a 70 milioane kcal/h, echivalentă recţiei termonucleare.Această energie poate pune în funcţiune centrale electrice de mare capacitate, iar răcirea treptată a rocilor subterane incandescente ar putea avea, probabil, efectul atenuării şi al opririi violentelor erupţii vulcanice. Se fac încercări de pompare a apei la mari adâncimi şi apoi reîntoarcerea acesteia la suprafaţă sub formă de aburi supraîncălziţi care să fie folosiţi pentru obţinerea energiei electrice.

3.Surse nucleareAvantajele evidente ( sursă pentru perspectivă îndelungată ), superioritatea faţă de alţi purtători de

energie, au făcut ca ţările industrializate să se orienteze spre producţia de energie în centralele nucleare. Filiera adoptată de acestea nu este însă, aceeaşi. Unele au folosit uraniul natural şi grafit ( Marea Britanie, Franţa ), altele uraniul natural şi apa grea ( Canada ) sau uraniu îmbogăţit şi apa uşoară ( S.U.A, Germania, Japonia ).

În energetica nucleară se foloseşte căldura degajată în procesul de fisiune a nucleelor grele naturale ( uraniu ) sau artificiale ( plutoniu ), reactorul care înlocuieşte cazanul cu aburi din centrala clasică, fiind aparatul în care se produce reacţia de fisiune în mod controlat.

Într-o mai bună aproximare, reactorul nuclear în sine, „soba” care încălzeşte cazanul centralei este de fapt o maşină generatoare de neutroni. Un neutron poate produce o reacţie de fisiune, în urma căreia eliberează energie şi mai mulţi neutroni care preiau o mare parte a energiei respective. Pentru a putea controla reacţia, avem nevoie ca în medie un neutron din fiecare reacţie să producă o nouă fisiune ( în caz contrar, toată energia se va elibera într-un timp extrem de scurt, amplificarea în lanţ determinând explozia nucleară ). Pe de altă parte, energia rezultată din fisiune , sub formă de energie cinetică a neutronilor şi a noilor nuclee, este tocmai ceea ce dorim să extragem din reactor. În acest scop prin reactor va circula un lichid de răcire care frânează neutronii, încălzindu-se. Ca urmare a cercetării – dezvoltării potenţialului energetic al surselor nucleare, tehnologia reactoarelor s-a perfecţionat continuu, ajungându-se la o multitudine de tipuri:

- rectoare termice sau cu neutroni termici, care încetinesc deplasarea neutronilor proveniţi dintr-o reacţie de fisiune. Moderatorul poate fi apa uşoară sau apa grea, grafitul;

- reactoare convertoare care, odată cu producerea energiei, transformă U 238 – nefisionabil – în material fisionabil, respectiv în plutoniu;

- reactori reproducători cu neutroni rapizi, folosirea lor producând indiscutabil o revoluţionare a energeticii. În urma reacţiilor de fisiune, neutronii rapizi transformă materialul fertil nefisionabil din reactor în material fisionabil, operaţia repetându-se de aproximativ 100 de ori. Acest procedeu măreşte foarte mult gradul de întrebuinţare a resurselor de uraniu, permiţând şi folosirea de minereuri mai sărace. Regenerarea materialelor fisionabile anulează, practic, orice aprovizionare din exterior cu materii prime;

- reactori cu temperatură înaltă ( HTR ). Este singura filieră nucleară care permite producerea de căldură la o temperatură ridicată, având ca fluid de răcire un gaz inert din punct de vedere chimic ( heliul ).

Oamenii de ştiinţă îşi pun mari speranţe în folosirea energiei eliberate prin fuziunea ( contopirea ) nucleelor atomice uşoare de deuteriu ( izotopul greu al hidrogenului )- având avantajul de a se găsi din abundenţă în „oceanul mondial” în proporţie de 1/ 5000 – în nucleele mai grele de heliu sau litiu. Dar, pentru a putea fuziona, nucleele trebuie apropiate la distanţe foarte mici, respectiv învinse forţele de respingere ce se dezvoltă prin această operaţie. În acest scop, trebuie să se folosească ciocniri între nucleele având energii cinetice extrem de mari.

Metoda cea mai eficientă pentru obţinerea unor reacţii de fuziune este „încălzirea” nucleelor.4. Surse exoticeÎn acţiunea amplă de depistare a unor înlocuitori utili, omul va fi obligat să investigheze, iar în caz

de reuşită să apeleze pe scară largă şi la surse aparent periferice, dar cu valoare energetică recunoscută:deşeurile menajere, industriale şi agricrole etc. Cu ajutorul unor instalaţii industriale sau individuale reziduurile sunt separate în metale, pietre şi substanţe argiloase, din care se extrage un combustibil cu un grad redus de poluare şi cu valoare termică apreciabilă – aproximativ jumătate din cea a cărbunelui.

Alt procedeu este acela al culturilor de biomasă, procedeu ce se bazează pe fotosinteza plantelor superioare şi inferioare ce conţin clorofilă. Oamenii de ştiinţă au început să se intereseze din ce în ce mai mult de posibilităţile energetice ale plantelor căutând să pună în evidenţă plantele cu capacitate energetică

mare, pornind de la o cantitate de biomasă uscată superioară: biomasa ligno-celulozică provenită din domeniul forestier şi agricol, plantele alcooligene, plantele pentru hidrocarburi şi biomasa acvatică.

Mai sunt şi alte posibilităţi extrem de promiţătoare: de la fulger, degajând o cantitate imensă de energie, până la trombele de aer sau marine, la energia ascunsă de zonele veşnic albe..

Experienţele dovedesc că nu suntem departe de perioada în care energia se va putea transmite prin unde electromagnetice – radio, laser sau microunde la distanţe şi mai mari.

De asemeni a fost lansată o nouă teorie cosmică – sinergetica – bazată pe ipoteza potrivit căreia structura spaţiului este energetică: spaţiile interatomice, interstelare şi intergalactice din Univers, considerate în mod obişnuit drept vid, sunt în realitate sediul unei continue activităţi electromagnetice intense, rezultată din suprapunerea unor unde elementare distincte care se propagă în toate direcţiile cu viteze în general puţin diferite între ele.

În sfârşit, generatorul atomic individual, care – dacă primeşte confirmarea teoretică şi practică necesară – este de natură să asigure o surprinzătoare independenţă micilor consumatori.

Fără îndoială, în afara soluţiilor circumscrise ( şi ar mai putea fi imaginate multe altele ) există unele neluate în calcul de tehnica zilelor noastre. De pe acum se desprinde concluzia că omul va dispune de rezerve naturale care să-i permită dezvoltarea neîntreruptă.

În perspectivă, nu este exclus ca soluţiile să elimine total reţelele de electricitate sau gaze. Simple „capsule energetice” ar putea asigura sursa locală de alimentare a consumatorului, de orice categorie ar fi acesta.

BIBLIOGRAFIE

1 I. Popescu, E. Turcu – Energia, încotro? Ed. Scrisul Românesc , Craiova 19782 F.T.Tănăsescu ş.a.– Conversia energiei – tehnici neconvenţionale, Ed.Tehnică, Bucureşti 19863 Internet

COMBUSTIBILI DIN ULEIURI VEGETALE UZATE

PROF.ING GEORGESCU IULIA CEZARINA PROF.ING ZAHARESCU MAGDALENA

GRUP SCOLAR CHIMIE INDUSTRIALǍ PITEŞTI

Uleiul este unul dintre alimentele cele mai utilizate în pregătirea hranei. Însă acest aliment atât de necesar se poate transforma într-un potenţial pericol pentru sănătate şi într-un puternic agent de poluare al apelor reziduale. Un litru de ulei poluează un milion de litri de apă, care devine nepotabilă, ceea ce echivalează cu cantitatea de apă pe care o consumă un om timp de 14 ani. Considerat reziduu toxic, uleiul alimentar uzat este reglementat la nivel legislativ prin norme speciale. Aceste norme obligă atât operatorii economici care au bucătării şi folosesc ulei, cât şi persoanele fizice să colecteze separat uleiul rezidual şi să îl predea agenţilor economici care se ocupă de reciclarea acestui tip de deşeu. Dacă în cazul operatorilor economici situaţia poate fi oarecum controlată, în ceea ce priveşte persoanele fizice controlul este aproape imposibil. De aceea, cea mai mare parte a cantităţii de ulei uzat din gospodării ajunge la canalizare sau la coşul de gunoi. Majoritatea persoanelor recunosc faptul că uleiul pe care nu îl mai folosesc îl aruncă la chiuvetă sau îl depozitează în recipiente de plastic pe care le aruncă apoi la coşul de gunoi.Această problemă a devenit tema unui proiect european de formare profesională Leonardo da Vinci, pentru un 14 elevi germani de la Berufskolleg Uerdingen şi elevii unei clase de Resurse Naturale şi protecţia mediului de la Grupul Şcolar de Chimie Industrială din Piteşti. Dl. profesor Dittmann Siegfried de la Berufskolleg Uerdingen a lansat o provocare elevilor, oferindu-le o sticlă din plastic în care se afla uleiul rămas de la prepararea prânzului la cantina Grupului Şcolar de Chimie Industrială Piteşti, însoţită de întrebarea „ ce se poate face cu acest ulei uzat?” Dintre numeroasele propuneri la care au ajuns elevii participanţi s-a ales ideea de căutare a unei metode prin care uleiul rămas de la bucătărie să poată fi transformat în combustibil ecologic (Biodiesel). Pe durata a 3 săptămâni de cercetare şi experimentare, s-a ajuns la o variantă de obţinere a motorinei ecologice din uleiuri uzate care va fi prezentată în continuare.Activitatea s-a desfăşurat în 6 grupe, fiecare dintre ele având de rezolvat o secvenţă din procedeul de obţinere a Biodiesel-ului:

o Realizarea instalaţiei de laborator;o Stabilirea prin tatonare a parametrilor de lucru;o Realizarea părţilor componente ale instalaţiei pilot;o Transpunerea rezultatelor de la faza de laborator la

instalaţia piot;o Separarea şi purificarea motorinei ecologice obţinute;o Controlul calităţii producţiei;o Colectarea şi prelucrarea datelor;o Realizarea paginii de internet a proiectuluio Prezentarea rezultatelor.Instalaţia delaborator a fot formată din:• Balon cu 3 gâturi• Agitator din sticlă• Refrigerent vertical• Termometru• Baie de încălzire Pilz

• Sistem electric de antrenare

Materiale şi reactivi:Combustibilul se poate obţine din mai multe tipuri de materii prime .

Instalaţia de laborator

http://www.ecomagazin.ro/wp-content/uploads/2008/10/ulei-de-gatit.jpg%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5

Sursa de ulei vegetal în mod normal este uleiul de rapiţă, o specie cu un înalt conţinut de ulei şi se adaptează bine la climele reci. Totuşi există şi alte varietăţi cu randament mai mare la ha. cum ar fi palmierul de ulei., jatropha curcas etc. În proicet a fost folosit şi uleiul uzat de la bucătărie. În acest caz materia primă este ieftină, în plus în acest mod se reciclează cea ce altfel ar fi fost reziduu. Reactivi:13.5g KOH;900g Ulei;24g Na2SO4;

141 ml Metanol;ApaModul de lucru:Se introduc 900 g ulei în balonul cu 3 gături ; se dizolvă 13,5 g KOH în 141 ml. metanol şi se adaugă peste ulei; se încălzeşte amestecul la 58 0C şi se menţine o oră la temperatura de 50 – 60 0C.Separarea şi purificarea produsului:

• decantare 12 ore;• eliminarea stratului inferior (glicerină);• Spălare cu apă caldă şi separarea fazelor; • eliminarea fazei inferioare (apoase) • se repetă operaţia de 4 ori;• se agită biodieselul timp de 10 minute cu 24g

Na2SO4• Se filtrează.

Din punct de vedere chimic, biodieselul este un amestec de alchil esteri ai acizilor graşi. Procesele cunoscute de fabricare a biodieselului pornind de la uleiuri sau grăsimi au la baza următorele direcţii:

• Transesterificarea uleiurilor în cataliză bazică;• Transesterificarea uleiurilor în cataliză acidă;• Hidroliza uleiurilor la acizi graşi urmată de esterificarea acestora la alchil esterii corespunzători.

|n prezent, majoritatea capacităţilor de producţie a biodieselului aplică transesterificarea în cataliză bazică, deoarece aceste procese sunt mai eficiente şi mai puţin corozive decât cele care folosesc catalizatori acizi. Procesul de transesterificare a uleiurilor în cataliză bazică prezintă o serie de avantaje: se desfăşoară cu randamente ridicate (peste 90%) cu timpi de reacţie mici; condiţii de lucru avatajoase – temperaturi şi presiuni scăzute (60 – 650C; 0,69 kgf/m2); conversia este directă la biodiesel fără compuşi intermediari; utilajele sunt confecţionate din materiale de construcţie obişnuite.Reacţia de transesterificare este reversibilă, iar pentru a deplasa echilibrul reacţiei în sensul dorit – de obţinere a alchil esterilor, trebuie să se lucreze cu un exces de alcool. Stoechiometria reacţiei impune un raport molar alcool/trigliceridă de 3/1; practic, se utilizează rapoarte molare mai mari (6/1 – în unele procedee se ajunge până la 50/1) pentru creşterea randamentului final.Produşii de reacţie se separă în două straturi: stratul superior conţine majoritar alchilesteri împreună cu mono- şi digliceride (1 - 3%) şi urme de metanol, de catalizator şi de glicerină, iar stratul inferior conţine în principal glicerină, excesul de alcool, catalizatorul, mono- şi digliceride. După separare, stratul superior se trimite la fazele următoare de spălare şi purificare, iar stratul glicerinos la fazele de separare glicerină şi recuperare alcool în vederea recirculării.Cel mai adesea, pentru procesul de transesterificare drept alcool se foloseşte metanolul – acesta având un preţ mai scăzut decât al celorlalţi alcooli (etanol, propanoli, butanoli sau a altor alcooli).Catalizatorii bazici cei mai utilizaţi în procesul de transesterificare sunt hidroxizii şi metoxizii de sodiu sau potasiu. Sistemele catalitice pe baza de metoxid de sodiu sau de potasiu sunt cele mai active (conduc la conversii de peste 98% într-un timp de reacţie foarte scurt – 30 de minute), dar sunt scumpe şi necesită condiţii deosebite de fabricare (se impune absenţa apei). Hidroxizii metalici sunt mai puţin reactivi decât metoxizii, dar sunt mai accesibili şi mai ieftini. Creşterea concentraţiei de catalizator în amestecul de reacţie conduce la mărirea vitezei de reacţie, dar acest efect se aplică tuturor reacţiilor, inclusiv celor secundare

nedorite, ca de exemplu, celei de formare a săpunurilor. Viteza reacţiei de formare a săpunului este mai mică decât a reacţiei de transesterificare. Formarea săpunului este utilă în proces, deoarece acţionează ca agent de transfer de fază, facilitând astfel contactul dintre reactanţi. Hidroxidul de potasiu prezintă un preţ de cost mai ridicat decât NaOH, dar prin neutralizarea produsului final cu acid fosforic, potasiul precipită sub formă de fosfat de potasiu (K3PO4) ce se utilizează ca fertilizator al solurilor. Totuşi, acest mod de tratare poate crea probleme de mediu prin depăşirea limitelor impuse fosfaţilor în apele reziduale.O problemă deosebită întâlnită în procesul de transesterificare a trigliceridelor în cataliză bazică o constituie faptul că materia primă – uleiul vegetal sau grăsimile animale - nu este solubilă în alcool. Din acest motiv este necesară o amestecare eficientă pentru a realiza un contact cât mai bun între reactanţi.Specificaţiile de calitate pentru biodiesel, conform standardului european, se referă la conţinutul de ester, densitate la 150C, vâscozitate la 400C, punct de aprindere, conţinut de sulf, cenuşă sulfatată, cifră cetanică, conţinut de apă, reziduu de carbon, contaminare completă, indice de coroziune pe lama de cupru, stabilitate la oxidare la 1100C, indice de aciditate, indice de iod, conţinut de acid linolenic, conţinut de esteri metilici ai acizilor graşi cu peste 4 duble legături, conţinut de metanol, conţinut de monogliceride, conţinut de digliceride, conţinut de trigliceride, glicerină liberă şi totală, metale alcaline (Na, K) şi alcalino pământoase (Ca, Mg), conţinut de fosfor.Calitatea biodieselului obţinut depinde de compoziţia trigliceridelor, respectiv, a acizilor graşi din materia primă. Tipul şi concentraţia acizilor graşi din materia primă au un efect major asupra proprietăţilor fizice ale biodieselului produs. Cifra cetanică este una dintre cele mai importante caractetistici ale oricărui combustibil diesel fiind o măsură a calităţii de aprindere a combustibilului. Această calitate este legată de timpul de întârziere la aprindere - cu cât timpul de aprindere este mai scurt cu atât cifra cetanică este mai ridicată. Hidrocarburile aromatice şi cele cu structură ramificată au cifre cetanice mici în timp ce hidrocarburile saturate, liniare cu catenă lungă prezintă cifre cetanice mari. Standardul european prevede pentru aceasta o valoare de minimum 51. Totuşi, valori prea mici sau prea mari ale acestui indice nu sunt dorite deoarece pot conduce la o ardere incompletă. Punctul de tulburare şi căldura de combustie sunt alte proprietăţi importante ale unui combustibil. Aceste caracteristici sunt legate de gradul de saturare şi de numărul atomilor de carbon din catena acizilor graşi. Punctul de tulburare este temperatura la care un combustibil devine tulbure din cauza formării cristalelor de ceară. O altă caracteristică importantă pentru utilizarea unui combustibil în condiţii de temperaturi scăzute o reprezintă punctul de congelare sau de lichefiere, acesta fiind un indicator al proprietăţilor de curgere. Acizii graşi saturaţi au un efect pozitiv asupra cifrei cetanice şi stabilităţii la oxidare a produsului final, dar au un efect negativ asupra curgerii la temperaturi scăzute. Din contră, acizii graşi nesaturaţi (majoritari în uleiurile vegetale) prezintă o valoare relativ ridicată a punctului de lichefiere, ceea ce conferă performanţe bune la temperaturi scăzute, dar sunt vulnerabili la oxidare. Acizii graşi cu catena mai scurtă îmbunătăţesc curba de distilare, dar au efect negativ asupra punctului da aprindere; cei cu catena lungă conduc la creşterea vâscozităţii biodieselului şi sunt responsabili de instabilitatea acestuia în condiţii de vreme rece. Proiectul derulat de elevii români şi germani s-a finalizat cu succes. Ei au realizat o instalaţie pilot în care au produs circa 20 l biodiesel din ulei de floarea soarelui uzat, cu care au pus ăn funcţiune o autoutilitară alimentată direct din bidonul cu motorina ecologică produsă în laborator. Maşina a pornit la prima cheie şi a circulat prin faţa asistenţei numeroase,în ciuda faptului că gazele de eşapament emanau un slab miros de cartofi prăjiţii. Rezultatele proiectului au avut un impact deosebit la nivelul judeţului Argeş, fiind intens mediatizat în presa locală şi pe canalele TV , la prezentarea rezultatelor au participat Primarul municipiului Piteşti , decanul de la facultatea de Chimie Piteşti, reprezentanţii Agenţiei Regonale de Mediu, ai grupurilor şcolare din judeţ, Biodieselul este un combustibil “curat” pentru mediu; utilizarea lui nu conduce la efecte nedorite de poluare a mediului, din contră, prezintă efecte benefice. Acest lucru este redat în figura 7, în care sunt prezentate modificările procentuale ale emisiilor poluante pentru un

combustibil ce conţine 20% biodiesel (B20) şi un biodiesel pur (B100) faţă de emisiile produse de un combustibil diesel obţinut din petrol. Emisiile produse de vehiculele ce folosesc acest carburant prezintă, prin comparaţie cu combustibilul clasic diesel, un nivel mai scăzut în ceea ce priveşte conţinutul de oxizi de sulf şi sulfaţi, ca şi de hidrocarburi nearse, de monoxid de carbon şi de particole materiale solide. În acelaşi timp, are loc o creştere uşoară a conţinutului de oxizi de azot însă nivelul acestora este variabil şi depinde de modul de funcţionare al motorului. Participarea elevilor la proiecte europene de formare profesională de celui prezentat, oferă o oportunitate

deosebită tinerilor cu rezultate care vizează:o dobândirea de noi abilităţi şi competenţe tehnice specifice şi

generale ale participanţilor în domeniul de formare;o creşterea motivaţiei participanţilor pentru formarea

profesională;o înţelegerea crescută a conceptului de cetăţenie europeană.o dezvoltarea competenţelor lingvistice prin comunicarea într-o

limbă de circulaţie internaţională pe perioada stagiului;o dezvoltarea competenţelor internaţionale prin cunoaşterea

nemijlocită a unui alt mediu cultural;o dezvoltarea capacităţii de comunicare şi de lucru în echipă; ·La concursul Made for Europe la care au fost prezentate rezultatele proiectului, mesajele din cartea de oaspeţi confirmă capacitatea de inovare a participanţilor:

,, Nişte elevi şi profesori inimoşi au creat un produs revoluţionar – combustibilul ecologic din uleiuri uzate. Iată viitorii cercetători! Avem mare nevoie de astfel de elevi, conduşi de profesori care s-au implicat din tot sufletul în realizarea acestui proiect! Standul realizat este impresionant atât ca dimensiune cât şi ca varietate a produselor realizate! Felicitări pentru rezultatele obtinute şi mult success cu proiectele viitoare!’’ (prof Viorela Nicolcioiu , Colegiul Economic ,, Maria Teiuleanu’’ Piteşti)În contextul actual, al profundelor schimbări la nivel naţional şi european, formarea profesională prin proiecte europene oferă o oportunitate pentru tineri de creşterea a şanselor de integrare pe piaţa europeană a muncii.

Bibliografie : 1. Ioan Călinescu şi Petre Chipurici"DESPRE UTILIZAREA BIOCOMBUSTIBILILOR AUTO"2. Ioan Florin Olteanu si Jean Andrei"PROBLEMA ENEGETICA LA INCEPUT DE MILENIU TREI’’3. Elena PARVU ,, BIODIESEL PENTRU INTEGRARE IN UNIUNEA EUROPEANA’’

FOLOSIREA MICROORGANISMELOR ÎN EXPLOATAREA BIOMASEI ŞI ÎN PRODUCEREA ENERGIEI

PROF. ING. GEORGESCU OTILIA PROF. ING. EMCIUC NATALIA

COLEGIUL TEHNIC P.TC. „GH. AIRINEI”

Lumea se confruntă cu o criză economică. Ţări cu o economie puternică, ca şi cele cu o economie mai puţin prosperă, sunt ameninţate de aceleaşi neajunsuri: scumpirea şi epuizarea progresivă a resurselor energetice fosile, şomajul şi stagnarea economică. Diminuarea rezervelor mondiale recuperabile de hidrocarburi fosile şi majorările succesive ale preţului barilului de ţiţei, ca urmare a crizei petrolului, au creat premize favorabile abordării altor surse pentru obţinerea de combustibili. De asemenea, şi legislaţia restrictivă referitoare la nivelul de poluare al mediului produsă de gazele de ardere ale combustibililor convenţionali contribuie la găsirea de surse alternative de energie. Astfel, au apărut preocupări pentru fabricarea de biocarburanţi din materii prime regenerabile (biomasa). Mai mult, unele ţari ale Comunitătii Europene au legiferat o serie de politici şi reglementări ce favorizează dezvoltarea domeniului biocombustibililor (reduceri ale accizelor pentru carburanţi, credite acordate fermierilor pentru obţinerea de biomasă etc.).

Structurile şi practicile actuale ale industriei şi agriculturii sunt de natură să antreneze producerea unor imense cantităţi de deşeuri organice: reziduri agricole, resturi menajere, emanaţii industriale, etc. Se pare că, în căutarea unei metode care să nu prezinte risc pentru mediul înconjurător şi să permită totodată realizarea unor economii de energie, asocierea diverselor procese microbiologice oferă o rezolvare excelentă, care ar putea prezenta şi avantajul de a crea locuri de muncă.

Dezbaterile referitoare la exploatarea microbiologică a deşeurilor organice din mediul rural au dovedit posibilitatea de a obţine pe această cale produse esenţiale precum: combustibili, fibre, îngrăşăminte, furaje pentru animale şi produse alimentare. (tabelul 1)

La Riviére care vede în recurgerea la procedeele microbiologice în primul rând o modalitate de a proteja mediul rural, face observaţia că proiectele de recuperarea energiei pornind de la deşeuri ar trebui să suscite cel mai viu interes în chiar zonele urbane ale diverselor ţări.

Studiile privind utilizarea în scopuri energetice a deşeurilor agricole şi silvicole s-au înmulţit. Această formă de energie ar prezenta o serie de avantaje:

Posibilităţi de producere la scară familială; Alimentări regenerabile; Caracterul nepoluant al procesului; Poate fi produsă folosind resursele materiale şi mâna de lucru actualmente disponibile; Energia biomasei este relativ uşor de stocat, spre deosebire de celelalte resurse; Costuri de exploatare reduse; Se poate folosi direct în procese de ardere pentru producerea energiei termice; Se foloseşte în procese de fermentare obţinerea gazului metan şi în procese tehnologice

industriale pentru obţinerea biocombustibilului.Mai mult, dacă bioconversia rezidurilor organice şi agricole pare tot mai interesantă, aceasta se

datorează faptului că ştiinţa şi tehnologia i-au confirmat eficienţa. Procedeele sale fiind nepoluante iar materiile prime regenerabile şi biodegradabile, ea este avantajoasă din trei puncte de vedere: al producţiei de energie, al protecţiei mediului înconjurător şi al eliminării deşeurilor.

Vorbind despre trecerea “de la raţiune la nesăbuinţă pentru a reveni la cea dintâi”, La Riviére susţine că, din moment ce preţul energiei şi al îngrăşămintelor tot creşte, trebuie să profităm de mijloacele microbiologice existente, în scopul de a pune această energie recuperabilă la îndemâna utilizatorilor particulari, o dată cu principalele avantaje pe care le prezintă. De fapt, micro-organismele nu servesc numai la captarea energiei solare; ele dau totodată culturilor posibilitatea de a se dezvolta dincolo de limitele uscatului, adică în ape, inclusiv în oceane. Folosirea combinată a tuturor speciilor de organisme face astfel posibilă integrarea producţiilor de produse alimentare, furaje, carburanţi, fibre şi derivaţi chimici într-un nou tip de agricultură, polivalentă, esenţialmente economică. Este evident că, alături de accelerarea progresului tehnic, sporirea producţiei alimentare ca răspuns la creşterea populaţiei globului, va contribui la micşorarea considerabilă a capitalului energetic al planetei. ELIBERAREA ENERGIEI AFLATE ÎN BIOMASĂ

Fiind vorba de o materie primă capabilă de auto-reconstituire, interesul faţă de diversele modalităţi de a utiliza drept combustibil biomasa suscită un interes tot mai viu.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, unde 4% din energie este obţinută din biomasă, aproape de cantitatea obţinută la staţiile atomo-electrice, astăzi funcţionează instalaţii cu capacitatea totală de 9000 MW, 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%.

Lipinsky a descris mai multe sisteme de înlocuire bazate pe exploatarea biomasei: trestia de zahăr şi porumbul, folosite, pe de o parte ca surse de alimente iar pe de altă parte ca materii prime industriale şi derivaţi chimici ca să nu mai vorbim despre utilizarea lor pe post de combustibil lipsit de riscuri atât pentru utilizatori cât şi pentru mediu. Exista trei tipuri de procedee ce permit extragerea energiei conţinute de biomasă:

Procedee ce constau în arderea directă rezultând căldură sau electricitate; Procedee care pun în joc animalele; Procedee prin care se eliberează molecule mai bogate în elemente cu o încărcătură energetică

ce depăşeşte concentraţia biomasei iniţiale.Transformarea biomasei în combustibil depinde de doi factori: poziţia geografică şi calitatea

procedeului utilizat. Producţia de biomasă este mai mare în regiunile ecuatoriale umede, în timp ce în zona temperată de nord, unde consumul energetic este mai ridicat, biomasa se află adesea pe punctul de a fi epuizată. Valorificarea acestei resurse se confruntă cu dificultăţi de ordin financiar (procurarea capitalurilor necesare) şi tehnologic. Atunci când biomasa este transformară în combustibili utilitari, se pierde o mare parte din energia conţinută iniţial; această pierdere nu pare totuşi să depăşescă nivelul celei înregistrate în cazul extragerii uleiului din gaz şi a producerii uleiurilor sintetice.

Se ştie că deşeurile ce însoţesc nu numai producerea energiei propriu-zise şi, de exemplu, a mărfurilor alimentare sau a hârtiei, ori cele rezultate din plantele cultivate tocmai pentru valoarea lor energetică, constituie surse valoroase de combustibili organici. Deşeurile organice biodegradabile conţin o energie recuperabilă prin procedee fizice, chimice sau microbiologice. În rândul procedeelor fizice figurează incinerarea nămolului din canalele de scurgere, a gunoaielor din oraşe şi a dejecţiilor solide ale animalelor. Extracţia chimică se face prin intermediul pirolizei şi al gazeificării. Cel mai frecvent folosit rămâne totuşi procedeul microbiologic. În urma sa nu rămân deşeuri, în schimb permite obţinerea biogazului. În acest sens, echipamentul folosit este de mai multe feluri, de la bazinul simplu de oxidare utilizat de micii cultivatori pâna la autoclavele de mare randament pentru biogaz, trecând prin faza mai puţin complexă a fermentatorului. Principiul vaselor ermetice pentru producerea metanului sau a biogazului este extrem de simplu. Deşeurile organice, închise într-un rezervor ermetic, se descompun sub acţiunea bacteriilor metanogene, ceea ce are drept rezultat obţinerea metanului utilizabil în bucătărie şi pentru iluminat. De pe urma aceluiaşi procedeu se mai obţine un sub-produs important folosit ca îngrăşământ în agricultură.

România trebuie să încurajeze companiile şi cetăţenii pentru a investi în surse alternative de energie, astfel ca ponderea energiei electrice produse din resurse regenerabile de energie, faţă de consumul naţional brut de energie electrică să ajungă la 33% pâna în anul 2010. Acest tip de energie nepoluantă este practic inepuizabil pe termen mediu şi lung, costurile sale fiind mai reduse cu aproximativ 40% faţă de sursele de energie convenţională, în special, în condiţiile în care preţul produselor petroliere sunt în continuă creştere. În prezent, în România nu s-au dezvoltat tehnologii de valorificare completă a tuturor deşeurilor. De exemplu, nu există utilaje specializate pentru scoaterea cioatelor şi a rădăcinilor, acest potenţial de deşeuri lemnoase neputând fi astfel valorificat. Această practică este aplicată la scară largă în ţările nordice ale Europei şi în Italia. Reglementările cuprinse în legislaţia UE în domeniul ecologic, şi anume de a se valorifica integral deşeurile lemnoase rezultate în urma prelucrărilor primare şi secundare, se respectă doar în anumite ţări, în special în economiile dezvoltate.

În acest fel, reciclarea reziduurilor poate contribui la satisfacerea necesităţilor energetice. Există un potenţial enorm a biomasei, care poate fi inclus în circuit în cazul îmbunătăţirii 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).

Tabelul 1 prezintă principalele produse rezultate din biomasă:

Nr. Crt.

Resurse Proces Produse Utilizatori

1 Biomasă uscată (lemn şi deşeuri lemnoase)

Arderea

Gazeificarea

Piroliza

Hidroliză şi distilărie

Căldură, electricitate

Combustibili gazoşi (metanol)Hidrogen, amoniac

Petrol, mangan, gaze

Etanol

Industriile gospodăreşti

Industrie, transporturi, chimie

Industrie, transporturi

Transporturi, chimie

2 Biomasă umedă (ape uzate şi biotice acvatice)

MacerareDigestie anaerobică

Metan Industrie, agicultură, sector casnic

3 Zaharuri (suc, celuloză)

Fermentaţie şi distilare Etanol Transporturi, chimie

4 Apă Fotochimie- fotobiologie

Cataliză

Hidrogen Agricultură, chimie, transporturi

Potenţialul României în domeniul producerii de energie verde şi distribuţia procentuală a energiilor regenerabile estimate pentru anul 2010 sunt prezentate în figurile următoare:

Potentialul Romaniei in domeniul producerii de energie verde Energie

geotermala2% Energie

solara12%

Energieeoliana

17%

Hidroenergie4%

Biomasa65%

Distributia procentuala a energiilor regenerabile in Romania estimata pentru anul 2010

65

1713 4 1

0

10

20

30

40

50

60

70

%

BIBLIOGRAFIE:

1. Energ –Editura tehnică; 2. DaSilva E – Bio-gas generation: developments, problems and tasks;3. Hall D. – Plants as an energy source;4. www.retscreen.net.

NOŢIUNI GENERALE DESPRE SISTEMELE DE ALIMENTARE FOTOVOLTAICE

PROF.ING. CARMEN LILIANA GHEAŢĂPROF.ING. IRINEL VICTORIA ŢINTEA

GRUPUL SCOLAR INDUSTRIAL UNIREA, BUCURESTI

1.IntroducereEnergia solară este disponibilă pe tot globul, cu mici diferenţe regionale, în cantităţi mai mult decât suficiente. Utilizarea ei în scopuri tehnice este o soluţie potrivită pentru multe probleme urgente. Totodată, energia solară este prietenoasă cu mediul înconjurător, neproducând nici un fel de emisii în timpul utilizării.

Pentru furnizarea energiei, celulele fotovoltaice (PV) – care realizează conversia directă a energiei solare în energie electrică – reprezintă un mod promiţător de a aduce o contribuţie

considerabilă la o sursă de energie şi care nu are un impact sever asupra mediului şi care nu consumă resurse.

Proiectarea modulară a generatoarelor fotovoltaice permite implementarea sistemelor de furnizare a energiei regenerabile într-un domeniu foarte larg de putere – de la câţiva miliwaţi la mai mulţi kilowaţi pentru alimentarea consumatorilor izolaţi, sau chiar instalaţii fotovoltaice de putere, conectate la reţea, de mai mulţi megawaţi.

Sistemele fotovoltaice se deosebesc de sistemele convenţionale de furnizare a energiei din mai multe puncte de vedere. Condiţiile climaterice locale, dar şi comportamentul utilizatorilor afectează funcţionarea acestor sisteme. De aceea, cunoaşterea exactă a acestor trăsături specifice a sistemelor fotovoltaice de furnizare a energiei este o premisă importantă a proiectării, dimensionării, instalării şi menţinerii în stare de funcţionare a acestora.

2.Definirea unor termeni în scopul diferenţierii între diferitele aplicaţii ale celulelor fotovoltaice.Întregul spectru al aplicaţiilor celulelor fotovoltaice poate fi împărţit în două mari categorii: Aplicaţii în afara reţelei de distribuire a energiei electrice. Aplicaţii conectate la reţea.

Aplicaţiile din afara reţelei de distribuire a energiei pot fi, mai departe împărţite astfel: Aplicaţii care nu au nici o legătură cu reţeaua. Aplicaţii care ajung la reţea.

Un alt criteriu de clasificare este legat de ieşirile sistemului: sistemele cele mai mari sunt numite şi instalaţii fotovoltaice de putere. Aplicaţiile care ajung la reţea folosesc sursele de energie fotovoltaică din motive de eficienţă economică, de organizare, de siguranţă sau de protecţie a mediului, ca o alternativă a reţelei de distribuţie publice, deşi au reţeaua publică disponibilă în apropiere. Dacă se folosesc în interior (lumina zilei sau lumina artificială) se numesc aplicaţii de interior. Altă distincţie se poate face între aplicaţiile consumatorilor sau cele industriale. Aplicaţiile consumatorilor mici conţin generatoare cu o putere de ieşire de la câţiva microwaţi (calculatoare de buzunar), la câteva sute de waţi (taxatoare de parcare, iluminarea adăposturilor din staţiile de autobuz etc.).Sistemele de furnizare a energiei din afara reţelei sunt folosite atunci când accesul la reţeaua de distribuţie a energiei electrice nu este posibil, cum este cazul unor zone rurale sau al ţărilor cu o infrastrucrură deficitară. Când astfel de sisteme sunt mari ele se numesc microreţele sau sisteme autonome.Sistemele conectate la reţea, numite şi bazate pe reţea, alimentează cu energie reţeaua publică, prin intermediul unor invertoare. Aceste sisteme pot fi mici, aşa numitele sisteme distribuite, în general montate pe acoperişuri, care au putere de ieşire de câţiva kw, sau pot fi sisteme mari, cu puteri de ieşire de ordinul megawaţilor. Sistemele distribuite folosesc pentru montarea panourilor fotovoltaice, de obicei, avantajul unei structuri deja existente, cum ar fi acoperişurile sau faţadele sau panourile se montează pe şasiuri de sine stătătoare, montate în exterior.

3.Proiectarea sistemelor fotovoltaiceProiectarea modulară a generatoarelor fotovoltaice permite ca sistemele de generare a energiei să fie instalate pentru un domeniu foarte larg de puteri de ieşire. Dar, indiferent de puterea de ieşire, proiectarea de bază a acestor sisteme este foarte asemănătoare.

3.1Sisteme fotovoltaice pentru alimentarea dispozitivelor şi a consumatoruilor miciUn sistem fotovoltaic care alimentează un dispozitiv sau un consumator mic constă dintr-un generator fotovoltaic, un regulator (controller) de încărcare a acumulatorului, un acumulator şi un stabilizator (regulator de tensiune) (figura1).

În sistemele foarte mici, cum ar fi ceasurile sau calculatoarele de buzunar, generatorul fotovoltaic poate consta numai din câteva celule solare. Pentru a furniza o putere de ieşire mai mare, celulele solare se conectează în module solare. Pentru alimentarea anumitor produse sau aplicaţii se fabrică module standard, care furnizează o cantitate mai mică sau mai mare de energie. Aceste module standard sunt dimensionate să aibă o tensiune nominală între 15V şi 17 V astfel încât să fie capabile să încarce un acumulator cu tensiunea nominală de 12V.Când se alege un modul, atât puterea de ieşire, cât şi tensiunea nominală trebuie să fie corect dimensionate. În plus, acestea trebuie să aibă o construcţie mecanică astfel încât să reziste la condiţiile meteorologice şi climaterice. În funcţie de spaţiu disponibil şi de modul de integrare, de dimensiune geometrice, de proprietăţile fizice sau de modul de ataşare, şasiul modului joacă un rol important.Pentru a preveni supraîncărcarea bateriei sau descărcarea completă a acesteia se foloseşte un regulator (controller) de încărcare, montat între generatorul fotovoltaic şi acumulator. Regulatorul de încărcare conţine, de obicei şi o diodă de protecţie la descărcare, care previne descărcarea bateriei pe timp de noapte prin generatorul fotovoltaic. Un regulator de încărcare bun consumă foarte puţin şi are o tensiune de mers în gol scăzută, ceea ce protejează acumulatorul să nu se descarce.Acumulatorul înmagazinează energia produsă de generatorul fotovoltaic ţi o furnizează consumatorului în caz de vreme rea sau pe timpul nopţii.Dispozitivele care se alimentează de la generatorul fotovoltaic folosesc pentru stocare cel mai des baterii nichel – cadmiu (NiCd) sau nichel – metal. Totuşi se folosesc şi baterii cu plumb, baterii litiu – ion sau condensatori (numiţi şi condensatori dublu strat).În sistemele mici, alimentate de celule fotovoltaice, se folosesc în mod obişnuit baterii cu plumb. Astfel, pentru aplicaţiile mobile, cum ar fi consumatorii electrici din campinguri, de pe bărci sau din case de vacanţă, se folosesc modele speciale de materii de maşină, cu anozi de plumb extrasubţiri (numiţi şi baterii solare). În sistemele fotovoltaice care alimentează reşedinţe permanente, care au cicluri de încărcare/descărcare zilnice, se folosesc, de obicei, baterii cu anozi tubulari („OpzS”). Acestea au cicluri mari şi, prin urmare, durată de viaţă mai lungă. Adesea, în casele solare se folosesc baterii normale de maşină deoarece sunt mai uşor de procurat şi sunt mai ieftine.Pentru unele aplicaţii sunt utile baterii cu anozi fără întreţinere, al căror electrolit este menţinut într-o pâslă sau în gel. Acest tip de baterii emană de 100 de ori mai puţini vapori de acid sulfuric decât cele cu electrolit lichid, ceea ce le permite să fie instalate în aceiaşi incintă cu instalaţia electronică. Bateriile fără întreţinere nu prezintă scurgeri şi, de aceea, ele pot fi folosite în orice poziţie.

Generator fotovoltaic

Controller de încărcare

Acumulator

Stabilizator de tensiune

Consumator

Figura 1. Principiul de proiectare a unui sistem fotovoltaic pentru alimentarea unui dispozitiv sau a unui consumator mic (Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).

Pentru adaptarea tensiunii de ieşire a generatorului la tensiunea necesară consumatorului se foloseşte un regulator de tensiune. Pentru dispozitivele alimentate de celule fotovoltaice, regulatorul este, de obicei, un transformator c.c./c.c., care transformă un curent continuu de o anumită valoare în curent continuu cu altă valoare.Atunci când cererea de energie este simultană cu producerea ei, nu mai este necesară bateria de acumulare a energiei (figura 2). Astfel de exemple sunt calculatoarele de buzunar, ventilatoare, pompe etc.

3.2 Sisteme fotovoltaice pentru alimentarea consumatorilor care nu sunt cuplaţi la reţea sau din locuri izolate, cu puteri medii şi mariDacă sunt necesare nivele de ieşire mai mari sau dacă se folosesc aparate electrocasnice sau industriale, sistemele trebuie să furnizeze tensiuni de ieşire de 230V c.a. Pentru a se obţine aceste tensiuni de ieşire, sistemului i se adaugă un invertor (figura 3). Invertorul transformă direct curentul continuu produs de generatorul fotovoltaic sau pe cel preluat de la baterie în curent alternativ.

La latitudinea noastră, furnizarea energiei bazate exclusiv pe efectul fotovoltaic necesită un generator fotovoltaic de capacitate mare, datorită fluctuaţiilor radiaţiilor solare. Acelaşi lucru este valabil şi pentru sistemele fotovoltaice care trebuie să aibă o mare disponibilitate. Ca urmare, în general, se combină diferite tipuri de generatoare în sisteme hibride. Practic, combinarea generatoarelor fotovoltaice cu un motor generator asigură aceiaşi siguranţă energetică ca şi reţeaua de distribuţie publică (figura 4).Dacă radiaţia solară este bună, generatorul fotovoltaic poate satisface întreaga cerere de energie, într-un mod prietenos cu mediul, fără emisii toxice sau zgomote. Energia produsă în exces este înmagazinată în acumulator. Noaptea sau pe timp de vreme rea, bateriile acoperă cererea de energie. Când bateria este în pericol de a se descărca, motorul generator – de exemplu unul diesel sau cu gaz lichefiat – porneşte pentru a acoperi necesităţile de alimentare cu energie electrică şi, în acelaşi timp, reîncarcă bateriile.

În zonele cu vânt, sistemului i se poate adăuga şi o turbină eoliană (figura 5).

Figura 2. Principiul de proiectare a unui sistem fotovoltaic fără baterie de stocare


Stabilizator de tensiune

Consumator



Acumulator

Invertor Consumator

Figura 3 Principiul de proiectare a unui sistem fotovoltaic cu ieşire de curent alternativ

Invertor



Acumulator

Figura 4 Principiul de proiectare al unui sistem hibrid care constă dintr-un generator fotovoltaic şi un motor generator

Consumator

Încărcător de baterie

Motor generator

Figura 5. Principiul de proiectare al unui sistem hibrid care constă dintr-un generator fotovoltaic şi un motor generator

Invertor



Acumulator Consumator


Turbină eoliană


Motor generator

Deoarece generatorul fotovoltaic şi turbina eoliană se completează reciproc foarte bine, dacă proiectarea este corectă, orele de funcţionare ale motorului generator se reduc şi, în felul acesta, se reduce consumul de combustibil fosil.În viitor, în sistemele fotovoltaice hibride se vor folosi şi celule cu hidrogen. Dacă utilizatorul doreşte să fie complet independent de aprovizionarea cu combustibil şi, astfel, să aibă o autonomie totală a sistemului se poate integra şi un electolizor şi un sistem de stocare a hidrogenului (figura6).Electrolizorul este utilizat vara, când generatorul fotovoltaic produce energie în exces şi când bateriile sunt complet încărcate. Hidrogenul creat este stocat şi va fi disponibil pentru a fi utilizat pe timpul iernii.

3.3 Sisteme fotovoltaice conectate la reţea Sisteme fotovoltaice pot alimenta reţeaua publică prin intermediul uni invertor. Avantajul este acela că nu este necesară stocarea energiei, care poate fi folosită oriunde şi ca urmare se reduce încărcarea reţelei convenţionale. Cantitatea de energie solară furnizată în reţea este mică, scenariile viitoare legate de energie prevăd un rol important al acestui tip de energie. Campaniile subvenţionate de stat (cum este Programul celor 100 000 de acoperişuri din Germania) estimează că puterea livrată în reţea va fi suficientă pentru a acoperi costurile, iar reglementările legale (cum este Actul Energiei Reînnoibile din Germania) promovează lansarea acestui sistem pe piaţă.

Figura 6. Sursă autonomă de putere realizată dintr-o combinaţie de generator solar şi un generator pe bază de hidrogen



Acumulator

Invertor Consumator


Sistem de depozitare a hidrogenului

Electrolizor

Celule cu hidrogen

Reţea

Figura 7. Sistem fotovoltaic mic, distribuit care liniile electrice ale unei case(Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany)


Consumator

Invertor

kWh

438,2

kWh

597,4 Energie livrată în reţea

Energie consumată

Dacă compensaţia pentru livrarea electricităţii în reţea de către sistemele mici, distribuite este mai mică decât preţul electricităţii din reţeaua publică, invertorul alimentează direct liniile electrice din case (figura 7).În zilele însorite, ele furnizează putere consumatorilor din casă, iar excesul de putere este livrat în reţea şi contorizat. Dacă vremea este proastă, casa ia putere din reţeaua convenţională. Puterea de ieşire a unui astfel de sistem este de câţiva kW.Dacă compensaţia pentru puterea solară livrată în reţea este mai mare decât preţul de cumpărare a energiei din reţea, sistem este proiectat ca în figura 8.

Caracterul modular al sistemelor fotovoltaice permite construirea unor instalaţii de mare putere, conectate la reţea. Ele livrează putere direct în reţeaua de medie sau de înaltă tensiune prin intermediul unui invertor.

3.4 Reţele fotovoltaice distribuiteRidicarea restricţiilor guvernamentale referitoare la piaţa europeană de energie semnifică faptul că sectorul energetic devine mai competitiv pentru generarea, distribuirea şi comercializarea electricităţii. Pe piaţă vor intra noi actori mulţumită accesului direct la reţeaua de distribuire a energiei electrice şi a condiţiilor adecvate pentru utilizarea reţelei de către terţi. Toate acestea vor întări tendinţele spre generarea distribuită a energiei. În acest proces, sistemele fotovoltaice pot deveni parte a noilor structuri de alimentare. Figura 10 ilustrează un exemplu de modul în care va arăta în viitor o structură de distribuire cu sisteme distribuite de generare a electricităţii.


Figura 9. Principiul de proiectare al unei instalaţii fotovoltaice conectată la reţea

Invertor

Reţea

Figura 8. Sistem fotovoltaic mic, distribuit care alimentează direct reţeaua publică(Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany)


Consumator

Invertor

kWh

446,6

kWh

512,9 Energie livrată în reţea

Energie consumată

Reţea


Centrală

atomo-electrică

Acumulator

Figura 10. Principiul de proiectare al unui sistem viitor de generare a energiei cu generatoare distribuite (Fraunhofer ISE, Freiburg, Germany).

Consumator

Reţea de înaltă tensiune

Turbină eoliană

Dispozitiv combinat de generare a electricităţii şi a căldurii

Hidrocentrală Termocentrală

Reţea de medie tensiune

Reţea de joasă tensiune

Consumator


Celule cu hidrogen

Casă cu sistem fotovoltaic

BibliografieD. U. Sauer, W. Roth, U. Seibert, M. Rommel, S. Will, N. Pfanner, A. Steinhüser, T. Meyer, H.-M. Henning, Compendium of Projects on Rural Electrification and Off-Grid Power Supply, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Heidenhofstr.2, D-79110 Freiburg, www.ise.fraunhofer.de

SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

PROF. ING GHEORGHIADE ROXANAINSPECTORATUL ŞCOLAR JUDEŢEAN BUZĂU, JUD BUZĂU

PROF. ING TACHE GABRIELAGRUP ŞCOLAR”COSTIN NENIŢESCU” BUZĂU, JUD BUZĂU

NOŢUNI INTRODUCTIVE

Dezvoltarea surselor regenerabile de energie ca o resursă energetică semnificativă şi nepoluantă este unul din principalele obiective ale politicilor energetice mondiale care, au ca scop creşterea siguranţei în alimentarea cu energie, protejarea mediului înconjurător şi dezvoltarea la scară comercială a tehnologiilor energetice viabile.

Energiile regenerabile nu produc emisii poluante şi prezintă avantaje pentru mediul şi pentru combaterea poluării locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile îl reprezintă reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră.

De la adoptarea în 1997 a Protocolului de la Kyoto asupra Convenţiei Cadru a Naţiunilor Unite despre schimbările climatice, industria surselor regenerabile de energie a fost împinsă pe o piaţă globală a energiei regenerabile Prin acest protocol, ţările dezvoltate au stabilit drept ţintă reducerea până în 2012 a gazelor cu efect de seră cu 5,2 % faţă de nivelul din 1990. Protocolul de la Kyoto a fost semnat în Decembrie 1997 la Conferinţa din Japonia de către 84 de naţiuni, însă ratificat doar de către 37. Acestui protocol i-au urmat multe înţelegeri şi angajamente la nivel mondial şi european în dorinţa unei dezvoltări durabile a lumii, cum ar fi Agreementul de la Haga (noiembrie 2000) sau Bonn (iulie 2001).

La Summit-ul Mondial asupra Dezvoltării Durabile de la Johannesburg din septembrie 2002, energia a fost unul dintre cele mai controversate domenii în discuţie. În final, pe 4 septembrie 2002 a fost semnat Planul de Implementare, inclusiv de către România, care s-a pronunţat în favoarea surselor regenerabile şi politicilor UE şi mondiale (în special Protocolul de la Kyoto).

STADIUL SURSELOR NECONVENŢIONALE REGENERABILE

PE PLAN MONDIAL

În anul 2000, ponderea surselor regenerabile în producţia totală de energie primară pe plan mondial era de 13,8 %.

Din analiza ratelor de dezvoltare din ultimele trei decenii se observă că energia produsă din surse regenerabile a înregistrat o creătere anuală de 2%. Pe termen mediu, sursele regenerabile de energie nu pot fi privite ca alternativă totală la sursele convenţionale, dar este cert că, în masura potenţialului local, datorită avantajelor pe care le au (resurse locale abundente, ecologice, ieftine, independente de importuri), trebuie utilizate împreună cu combustibilii fosili şi energia nucleară.

Studiile oamenilor de ştiintă din ultimii ani indică o creştere puternică a emisiilor mondiale de gaze cu efect de seră ce va conduce la o încălzire globală a atmosferei terestre de 2 - 6 oC, până la sfârşitul acestui secol, cu efecte dezastruoase asupra mediului înconjurător. Prin schimbul natural dintre atmosferă, biosferă şi oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2 din atmosferă (sau 3 miliarde de tone echivalent carbon), ceea ce reprezintă circa jumatate din emisiile actuale ale omenirii. Aceasta a condus la o creştere permanentă a concentraţiei de CO2 din atmosferă. Ţinând cont de faptul că la sfarşitul acestui secol populaţia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, pentru a nu depăşi concentraţia de CO2 din atmosferă, ar fi necesar ca emisiile pe cap de locuitor

să se limiteze la 0,3 tone C/locuitor. Asta înseamnă că ţările dezvoltate îşi vor reduce de 10 ori actualele emisii de gaze cu efect de seră.

Pentru atingerea unui obiectiv, propus de ţările Uniunii Europene, de a reduce de patru ori emisiile până în anul 2050, se estimează o puternică “decarbonizare” a sistemului energetic, prin apelare atât la energia nucleară, dar mai ales la sursele regenerabile de energie.

Ţinând seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii şi de înlocuire a instalaţiilor existente, este necesar să se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii. În acelaşi timp este necesară o profundă evoluţie a stilului de viaţă şi o orientare către o dezvoltare durabilă.

Sursele regenerabile de energie sunt:- energia solară; - energia eoliană; - energia geotermală; - hidrotermală; - biomasa;- energia hidrogenului;- energia valurior şi a mareelor .

HIDROGENULOBŢINEREA HIDROGENULUI PRIN FOTODISOCIEREA APEI

Hidrogenul posedă câteva proprietăţi care recomandă utilizarea acestuia ca vector energetic produs pe bază de tehnologii neconvenţionale:- hidrogenul concentrează surse (energetice) de energie primară pe care o prezintă la consumator într-o formă convenabilă;- cost de producţie relativ ieftin ca urmare a perfecţionărilor de ordin tehnologic;- posibilitatea de conversie în diverse forme de energie prin procedee caracterizate de eficienţă maximă;- este o sursă inepuizabilă, având în vedere că se obţine din apă, iar prin utilizare se transformă în apă. Producţia si consumul hidrogenului reprezintă un ciclu închis, care menţine constantă sursa de producţie - apa, şi reprezintă un ciclu clasic de recirculare a materiei prime; - este cel mai uşor şi mai curat combustibil ; arderea hidrogenului este aproape in întregime lipsită de emisii poluante ;- are o « densitate energetică » gravimetrică mult superioară oricărui alt combustibil ;- hidrogenul poate fi stocat în mai multe moduri: gaz la presiune normală sau la înaltă presiune, ca hidrogen lichid sau sub formă de hidruri solide ;- poate fi transportat pe distanţe mari în oricare din formele prezentate anterior ;- deoarece se poate combina fără probleme cu oxigenul care, în cazul unei pile de combustie, are o eficienţă de combustie de peste 60 %, oferă perspectiva depozitării electricităţii în afara vârfurilor de sarcină, prin electroliza apei în scopul obţinerii hidrogenului.

Sistemele bazate pe hidrogen reprezintă una din cele mai atractive direcţii ale energiei viitorului. Producerea hidrogenului din materiale ieftine, cum ar fi apa, este un proiect care va fi susţinut în viitor.

Actualmente, hidrogenul se obţine prin reformarea cu abur a gazului metan. Prin utilizarea apei ca materie primă de obţinere a hidrogenului se va realiza economisirea gazului metan, cu atât mai mult cu cât în viitor se preconizează utilizarea hidrogenului drept carburant nepoluant. Sistemele bazate pe hidrogen solar reprezintă una din cele mai atractive direcţii ale energiei viitorului. Astăzi, ecologiştii privesc la deteriorarea ecosistemelor şi observă necesitatea restructurării economiei. Spre exemplu, stabilirea climei planetare depinde acum de reducerea emisiilor de carbon, prin trecerea de la combustibilii fosili spre o economie bazată pe energie solară/hidrogen . Pe plan internaţional cercetarea producerii hidrogenului este inclusă în programul reţelei internaţionale de energie regenerabilă, care a luat naştere la 12 septembrie 1992.

NANOTEHNOLOGIA

Nanotehnologia este un domeniu relativ nou, aflat în continuă creştere şi dezvoltare. După ce unii cercetători au arătat lumii posibilitatea fabricării unor tranzistori de mărime molecularaă, iar alţii i-au găsit noi şi noi aplicaţii medicale, iată că această ramură a ştiinţei aduce contribuţii în industria energetică şi a resurselor regenerabile.Nanotuburile din carbon ce conţin goluri în reţelele lor pot fi folosite pentru “ruperea” moleculelor de apă si generarea de hidrogen.Descoperirea, poate avea consecinţe importante, mai ales prin facilitarea unei producţii mai puţin costisitoare de hidrogen. Nanotuburile de carbon sunt structuri atât de mici, încât trebuie să pui laolaltă o mie dintre ele pentru a atinge grosimea unui fir de păr. Dar, în ciuda mărimii reduse, acestea pot avea multe aplicaţii folositoare, iar golurile din reţelele lor favorizează unele reacţii prin mărirea vitezei şi scăderea consumului energetic. “În mod normal, când vorbim despre reacţii în nanotuburi, ne imaginăm că acestea sunt structuri perfecte”, a declarat dr. Marco Buongiorno-Nardelli, conducătorul studiului. “În realitate, ele au ‘defecte’ - locuri în care reţeaua de atomi de carbon e incompletă. Aceste defecte influenţează reacţia chimică.” Echipa a ajuns la concluzia că reacţia de scindare a apei în componente decurge mult mai uşor în nanotuburile cu lipsuri in reţea. “Se consumă de două ori mai puţină energie - adică reacţia decurge la mai puţin de 1000 de grade”, a declarat Buongiorno-Nardelli.Totusi, există dificultăţi ce nu permit încă apariţia unui proces la scară industrială. Echipa speră să colaboreze cu alţi oameni de ştiinţă în proiectarea unui nanoreactor catalitic eficient în generarea de hidrogen. “Credem că nanotehnologia poate fi folosită pentru a a produce energie mai multă şi mai eficientă într-un mod nepoluant”, a conchis omul de ştiinţă. “Rezultatele obţinute până acum cu moleculele de apă mă fac să cred că suntem pe drumul cel bun.”

ENERGIA SOLARĂ

SunPower Corporation şi Solon AG, cel mai mare producător german de module fotovoltaice, au inaugurat cea mai mare uzină electrică solară de pe glob. Solarpark Gut Erlasse, situată în landul Bavaria lângă Arnstein, este o uzină ce poate aproviziona cu o putere de 12 megawatti câteva mii de consumatori în fiecare an.

Celulele fotovoltaice SunPower sunt montate în sistemul “Mover” pentru generarea energiei electrice, un sistem mobil conceput pentru uzine electrice solare de mare putere. Sistemul Mover ( foto) se roteşte automat pe timpul zilei, astfel încât să fie îndreptat în orice moment înspre soare.

Prin combinarea acestuia cu celulele fotovoltaice de mare performanţă A-300, produse de SunPower, fiecare metru pătrat de panou fotovoltaic poate produce o cantitate dublă de energie electrică, comparativ cu fotocelulele convenţionale fixe.Celulele fotovoltaice Solon sunt cele mai eficiente de pe piaţă şi permit generarea a până la

30-50% mai multă energie la fiecare Mover, comparativ cu celulele fotovoltaice conveţionale. Scopul sistemului Mover a fost crearea unui sistem industrial de generare a curentului electric. Recentul contract în valoare de 300 de milioane de dolari incheiat cu SunPower pe o perioadă de 5 ani, asigură companiei Solon echipamentul necesar pentru o piaţă a uzinelor solare în continuă creştere, a continuat el.

Toate componentele necesare funcţionării sunt ataşate din fabricaţie, astfel încât, după ataşarea de fundaţie, sistemul e conectat la reţeaua electrică într-un timp redus.

Din cauza continuei repoziţionări a sistemului, dispare pericolul eroziunii solului din cauza picurării apei pe margini sau a uscării dedesubt. Masa de beton folosită ca fundaţie acoperă cel mult 1,2% din suprafaţa sistemului, astfel că plantele pot continua să crească fără probleme.

Sistemul Mover este nepoluant şi nu produce zgomote. În spaţiile verzi dintre şi dedesubtul sistemului, animalele pot să işi continue activităţile neîntrerupte. Chiar mai mult, compania Solon AG consideră că sistemul Mover poate oferi astfel un habitat destul de protejat pentru multe animale mici, ca insecte sau păsări.

O podgorie din statul american California a terminat de construit o mică uzină solară.Cline Cellars, cu ajutorul filialei californiene a companiei SolarCraft Services, a instalat un sistem de celule fotovoltaice cu o capacitate de 411 KW, care îi satisface întregul necesar energetic.

http://www.solarcraft.com/

http://www.solonag.de/

http://www.sunpowercorp.com/

Aproximativ 3100 de metri pătraţi de acoperiş au fost acoperiţi cu panouri solare Sharp de înaltă capacitate, iar cantitatea de energie generată e atât de mare încât Cline Cellars a încheiat un contract suplimentar cu SolarCraft pentru refacerea completă a infrastructurii electrice, care nu putea face faţă.

Ţelul Cline Cellars este independenţa energetică, şi pentru aceasta, SolarCraft a analizat şi eficientizat consumul energetic al complexului. De exemplu, compania a sugerat instalarea, în cladirile cu rol de depozitare şi fermentare, a unor instalaţii mai eficiente prin adaugarea unui acoperiş din uretani, ce reduce preţul aerului condiţionat cu până la 30 la sută pe timpul verii. “Actualele stimulente federale sau oferite de stat, transformă sistemele electrice solare într-o investiţie viabilă pentru toate tipurile de afaceri”, a declarat Chris Bunas, director la SolarCraft. “Deoarece preţul energiei e în continuă creştere, companii inteligente precum Cline Cellars, caută metode pentru a-şi reduce costurile pe termen lung. Cu o garanţie de 25 de ani şi cu o durată de viaţă mai mare de 40 de ani pentru componentele principale ale sistemelor, această instalaţie va afecta pozitiv […] Cline [Cellars].”

Proiectul are şi o latură didactică. Complexul Cline Cellars oferă elevilor de clasa a IV-a excursii la Muzeul California Missions, situat pe terenul podgoriei. Un nou punct de atracţie

al turului va fi un chioşc solar, unde copiii pot învaţa lucruri noi despre energia solară şi observa producerea electricităţii cu ajutorul Soarelui.“Energia solară e ideală pentru podgorii”, a declarat Bill Stewart, fondator şi proprietar al SolarCraft Services. “Prin utilizarea […] acoperişurilor existente pentru a produce electricitate, Cline Cellars îi ajută pe alţii prin scăderea cererii maxime de energie, în timp ce foloseşte practici eficiente […] pentru afaceri

OAMENII DE ŞTIINŢĂ au găsit modalitatea de a folosi lumina solară pentru extragerea din minereuri a zincului, care apoi poate fi folosit pentru obtinerea de hidrogen din apă.

Prin îmbunătăţiri, acest proces ar putea deveni o metodă mai ecologică şi mai eficientă de producere a hidrogenului-combustibil pentru vehicule, care astfel nu mai poluează, deoarece

singurul produs secundar este apa.Metodele actuale de producere a hidrogenului se bazează fie pe combustibili fosili - pe care ar vrea să-i înlocuiască , pe extragerea din etanol sau prin electroliza sau disocierea fotochimică a apei, dar aceastea două din urmă s-au dovedit prea costisitoare pentru a crea hidrogen ieftin.Zincul poate extrage hidrogenul din apă, dar obţinerea zincului metalic e relativ complicată. Metoda tradiţională pentru purificarea metalului include multe etape chimice, printre care băi acide şi electrolize succesive.Cercetătorii de la uzina alimentată cu energie solară din cadrul Institutului Weizmann pentru Stiinta din Rehovot, Israel, au găsit o metodă mai bună pentru purificarea metalului. Ei folosesc oglinzi cu o lăţime de 64 de metri pentru a focaliza o rază de lumină într-un turn ce conţine oxid de zinc mineral şi carbune de lemn. Raza alimentează instalaţia cu 300 de kilowatti, încălzind reactorul chimic până la 1200 °C si producând 45 de kilograme de zinc fin divizat pe oră, depăşind orice aşteptări.

Zincul astfel obţinut poate fi folosit pentru producerea de hidrogen, dar şi în baterii zinc-aer care sunt o metodă foarte bună de stocare a energiei solare.

Epstein a prezentat rezultatele proiectului SOLZINC în cadrul Congresului Solar Mondial alSocietăţii Internaţionale pentru Energie Solară, care a avut loc în Orlando, Florida. SOLZINC este rezultatul colaborării între cercetători de la Institutul Weizmann pentru Ştiinţă, Institutul Federal pentru Tehnologiesi Institutul Paul Scherrer, ambele din Elvetia, ScanArc Plasma Technologies AB din Suedia, Institut de Science et de Genie des Materiaux et Procedes si Centre National de la Recherche Scientifique, amândoua din Fraţta. Proiectul e susţinut de programul FP5 al Uniunii Europene.

Procesul nu e încă total nepoluant. Reacţia cu formare de zinc eliberează monoxid de carbon din cărbune, care apoi se transformă în dioxid de carbon – gaz de seră – în atmosferă. Într-o instalaţie industrială mare, monoxidul de carbon ar putea fi folosit la producerea a şi mai mult hidrogen prin reacţia sa cu apa, dar şi în acest mod rezultă dioxid de carbon ca produs secundar.Până acum, metoda produce la fel de mult gaz de seră ca şi extragerea hidrogenului din gaze naturale, a spus Epstein. Dar carbonul din această reacţie este regenerabil, spre deosebire de combustibilii fosili.Pentru eficientizarea procesului, echipa speră să poată înlocui cărbunele de lemn cu reziduuri din agricultură, iar dacă ar putea mări temperatura din reactor la 1800 °C, atunci reacţiile chimice nu ar mai avea nevoie deloc de carbon, rezolvând astfel problema poluării.

”E o opţiune interesantă”, a declarat John Maddy, expert in energia bazată pe hidrogen la Universitatea din Glamorgan din Pontypridd - Ţara Galilor, citat de Nature. Procesul ar fi foarte eficient in

http://www.cnrs.fr/

http://www.imp.cnrs.fr/hte3_uk/presentation.php

http://www.scanarc.se/

http://www.weizmann.ac.il/

climate însorite, dar transportul de zinc sau de hidrogen pe distanţe lungi e o problemă. “Eu mai degrabă susţin resursele locale”, a spus Maddy.

Echipa încearcă să producă şi alte metale mai uşoare, printre care şi magneziul, în acelaşi mod, dar acestea au nevoie de temperaturi mai înalte pentru extragere.

Dacă se gaseşte o metodă pentru producerea acestor metale cu densitate mica, a sugerat Epstein, ele pot fi folosite pentru producerea de hidrogen chiar înăuntrul autovehiculului, ceea ce ar elimina în întregime problema transportului de gaz.

BIBLIOGRAFIE 1. I. Iliescu, Prefaţă la STAREA LUMII 2000, Probleme globale ale omenirii (autori: L.R. Brown, C. Flavin, H. French), Editura Tehnică, Bucureşti, 2000 2. Claude Bienvenu,Ce este energia?, Editura Tehnică, Bucureşti3. George Folescu, Aventura Surselor de energie, Editura Albatros, Bucureşti

CONVERSIA FOTOVOLTAICĂ A ENERGIEI SOLARE – PROIECTUL „BEST RESULT” BUILDING AND ENERGY SISTEM AND TECHNOLOGIES IN RENEWABLE ENERGY SOURCES UPDATE AND LINKED TRAINIG

PROF.DIANA GRĂMESCUCOLEGIUL TEHNIC”DIMITRIE LEONIDA” BUCUREŞTI

De ce am ales dintre sursele de energie regenerabile energia solară?Pe baza înregistrărilor meteorologice putem observa uşor că potenţialul solar pe teritoriul României are valori remarcabile. Totodată constatăm că în majoritatea ţărilor dezvoltate din Europa (chiar şi în cele cu potenţial solar inferior celui din România) producerea energiei electrice pe baza energiei luminii soarelui are succes, în special în mici centrale fotovoltaice încadrate în construcţii, în regim racordat la reţea. Efectul fotovoltaic constă în producerea unui curent electric ca urmare a absorbţiei radiaţiei electromagnetice (fotoni). Acest efect cunoaşte aplicaţii importante în semiconductori, unde generarea de purtători de sarcină liberi (electroni, goluri) este semnificativă în raport cu numărul purtătorilor generaţi termic. Dacă în semiconductor există un câmp electric intens (ca în cazul joncţiunilor n-p în siliciu) atunci electronii generaţi ca urmare a absorbţiei

radiaţiei (fotoelectroni) vor fi conduşi într-un circuit exterior, generându-se, astfel, energie electrică. Până în anul 1973 (prima criză a petrolului) celulele solare s-au utilizat mai mult în aplicaţii spaţiale. Până la începutul anilor ’90 producţia mondială de celule solare (aproximativ 50 MW/an) era complet nesemnificativă la nivelul consumului de electricitate global.Sursele regenerabile de energie, şi în particular energia solară fotovoltaică, au primit un impuls puternic în urma summit-ului de la Kyoto (1997) privind starea surselor de poluare ale planetei. Ca urmare a acestui summit, s-a stabilit o reducere a emisiilor de CO2 (principala cauză a efectului de seră) cu 15% până în anul 2010 şi, implicit, sprijinirea dezvoltării accentuate a surselor regenerabile de energie, în particular a aplicaţiilor fotovoltaice. Astfel, în anul 1997 a fost lansat în SUA programul intitulat “1 Milion de acoperişuri”, ce anticipează o producţie de 1,5 GW în anul 2010. În Japonia, programul susţinut de guvern prevede o producţie de 4,6 GW pe an în 2010. Energia fotovoltaică este energia electrică obţinută din energia soarelui,directă şi indirectă, 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. Există şi alte tipuri de materiale cu asemenea calităţi, însă siliciul este prioritar deoarece este uşor accesibil şi constituie 28% din scoarţa terestră.

Sistemele fotoelectrice, ca regulă, se împart în: 1. Sisteme autonome, constituite doar din module fotovoltaice. Pot conţine regulatoare şi acumulatoare. 2. Sisteme hibride, care reprezintă o combinaţie de elemente fotoelectrice şi alte surse pentru producerea energiei electrice: generatoare eoliene, diesel, altele. Aceste sisteme utilizează acumulatoare şi reglatoare de capacităţi şi mărimi mai mici. 3. Sisteme conectate la reţele electrice - reprezintă, practic, staţii electrice mici, care livrează energie electrică direct în reţeaua comună.Avantajele sistemelor fotovoltaice:- siguranţă înaltă - iniţial elementele fotovoltaice au fost elaborate ca tehnologii cosmice,

- rezistente pentru condiţii extreme şi de durata lunga 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 solara, combustibil gratis, -datorita lipsei componentelor mobile, nu necesita îngrijire deosebita. - ecologic curate - nu consuma combustibil fosil, nu produc modificări în mediu, deci nu poluează. Arderea combustibililor fosili produce fum şi gaze toxice, cauzând ploi acide, poluarea apelor şi a aerului. Dioxidul de carbon CO2 produce efectul de seră. Utilizând doar energia solară nu se produce degradarea mediului şi se reduce efectul de încălzire globale. - lipsa componentelor mobile nu duce la apariţia

zgomotelor (nu produc poluare sonoră), deci pot fi utilizate nemijlocit la consumator,- fiabilitate ridicata, durata de viata lunga, - comoditate şi cheltuieli mici la instalare - sistemele fotovoltaice pot fi de diferite mărimi, fiind adaptate la preferinţele consumatorului, mărind sau micşorând ulterior capacitatea. Pot fi mobile şi, deci, pot fi utilizate în diverse locuri, - rentabile mai ales în locuri izolate, spre exemplu, staţii de comunicaţie, cabane, alte; - eliminarea armonicilor şi compensarea pierderilor de putere reactivă,- investiţie iniţial redusă şi recuperare rapidă,- efecte ecologice prin reducerea factorilor poluanţi, - cheltuieli mici la transportarea energiei produse - fiind instalate în apropierea nemijlocită a consumatorului nu necesită 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 al energiei electrice clasice. - crearea de noi locuri de muncă într-un domeniu de viitor.Aplicaţiile sistemelor fotovoltaice Sisteme PV autonome de la razele soarelui: sisteme cu alimentare directa: încorporate în faţadele clădirilor, în acoperişuri, conform ultimilor norme de construcţie Europene, care preved construirea de Eco – clădiri cu energie pozitivă.Sisteme de pompare solara: ridicarea potenţialului zonelor în care nu există energie electrică, asigurând alimentarea spitalelor, a sistemelor de comunicaţie, alimentarea cu apă din puţuri de mare adâncime a animalelor în locuri izolate, alimentarea locuinţelor izolate, sisteme de irigaţii sezoniere. Sisteme de stocare: balize de semnalizare, lămpi de iluminat public. Sisteme hibride: sisteme de iluminat şi încălzit locuinţe.Sisteme PV racordate la reţea: cu injectarea directa in reţea a întregii puteri produse, cu injectarea in reţea numai a puterii neconsumate local

Utilizarea surselor de energie fotovoltaică asigură, împreună cu celelalte surse regenerabile de energie dezvoltarea durabilă şi independenţa energetică a ţărilor care le utilizează deoarece se bazează pe combustibili practic inepuizabili.

În prezent, peste 30 de state dezvoltate utilizează acest tip de sisteme solare de producere a ”energie curate”, contribuind la protecţia mediului şi la reducerea efectului de seră.La noi în ţară există sisteme fotovoltaice autonome în zona Munţilor Apuseni, Carpaţi, Nordul Moldovei, Parcuri naturale inclusiv Delta Dunării şi litoralul Mării Negre.

Bibliografie:Surse regenerabile de energie - Monografie realizată de S.C.CHIMINFORM DATA S.A.,Bucureşti,2004 în cadrul proiectului „BEST RESULT” - Building and Energy Sistem and Technologies in Renewable Energy Sources Update and Linked Trainig

ENERGIILE VIITORULUI PROF.ADINA GRECU

PROF.ELENA AFRIM ŞCOALA CU CLASELE I – VIII NR. 20 SIBIU

Pe 26 ianuarie 2009, 75 de ţări din lumea întreagă au semnat la Bonn, în Germania, actul de fundament al Agenţiei Internaţionale pentru Energii Alternative. Ţelul declarat este de a coordona cercetarea şi implementarea rezultatelor în domeniul energiilor alternative, precum şi promovarea acestui domeniu. România este una din aceste 75 de ţări. România are un potenţial bun al surselor regenerabile de energie.Pentru valorificarea acestui potenţial trebuie îndeplinite următoarele cerinţe:

Depăşirea principalelor bariere în calea dszvoltării surselor regenerabile de energie:costuri,eficienţa sistemelor

Alinierea la reglementările şi procedurile specifice UE în domeniu Integrarea sistemelor regenerabile în sistemele energetice naţionale.

Importanţa descoperirii şi utilizării surselor de energie alternativă reprezintă una dintre problemele majore ale omenirii, alături de cea a apei şi alimentaţiei, rezolvarea lor corectă fiind esenţa preocupărilor pentru o dezvoltare durabilă. Găsirea acestor surse de energie constituie o miză importantă, cel puţin din două motive:- sursele clasice sunt finite, epuizabile;- producerea de energie prin metode clasice reprezintă un factor important de poluare. Din păcate, istoria ne-a demonstrat că orice revoluţie ştiinţifică se izbeşte de o sumedenie de probleme. Pentru depăşirea acestora este nevoie de multă inteligenţă tehnică, de tenacitate, de învingerea reticenţelor şi a mentalităţilor retrograde ce pot interveni. O dezbatere despre energiile regenerabile trebuie să pornească de la problemele schimbărilor climatice şi disponibilităţii resurselor, în condiţiile unei importante creşteri demografice şi a necesităţii de a permite accesul la energie a persoanelor care încă mai sunt private de acest drept.Recentele divergenţe dintre Rusia şi Ucraina în problema gazului,au grăbit ţările UE în luarea unor măsuri de înlocuire a metodelor clasice de producere a energiei electrice prin folosirea energiilor alternative. Trebuie afirmat încă de la început că sursele regenerabile sunt de fapt cele mai vechi surse de energie utilizate. Încă din comuna primitivă oamenii se încălzeau şi îşi preparau hrana prin arderea lemnelor (deci utilizând biomasa) şi îşi uscau hainele la soare (deci utilizând energia solară). Morile de apă reprezintă un exemplu clasic de utilizare a energiei hidro. Marile descoperiri geografice au fost făcute utilizându-se corăbiile cu pânze, respectiv energia eoliană. De fapt, până la sfârşitul secolului 18 (când a început prima revoluţie industrială) societatea s-a bazat numai pe aceste resurse neconvenţionale. Există zone mai puţin dezvoltate în lume, în special în Africa, unde se mai utilizează şi în prezent tehnologii arhaice de obţinere a acestor surse de energie.În România ,la Sibiu ,în Complexzl muzeal ASTRA,se pot admira aceste mori de apă aduse din diferite zone ale ţării. Aşadar, energiile regenerabile sau alternative se pot defini ca reprezentând surse nelimitate de energie, utilizarea lor neproducând epuizarea definitivă a acesteia. Un alt termen, respectiv cel de „energie verde" sau nepoluantă, este din ce în ce mai utilizat pentru a nuanţa semnificaţia termenului de „energie regenerabilă ".Atributul „verde"este utilizat în legătură cu efecte mai ample generate asupra mediului, din care componenta „regenerabilă” reprezentând doar unul din aspecte. Clasificarea energiilor alternative- Energie eoliană- Energia hidro (mare sau mică) - Energia solară- Biomasa - Energie geotermală

Alături de acestea se mai pot întâlni energia valurilor, energia mareelor, energie fotochimică etc, utilizarea acestora nefiind de perspectivă imediată. Cele mai dezvoltate forme de energie alternativă pe care le întâlnim în aproape toate ţările lumii sunt primele patru din clasificarea prezentată anterior.

Energia eoliană este una din cele mai vechi surse de energie nepoluantă. De exemplu, morile de vânt se foloseau în secolul al VI-lea în Persia. Aceste mori aveau un ax vertical cu vele care se roteau pe suporturi orizontale. Pietrele de moară de la capătul inferior al axului măcineau cerealele pentru a obţine făină. Prima menţionare a unei mori de vânt în Europa se referea la cea din St.Edmunds din Suffolk, Anglia.Un alt dispozitiv de producere a energiei eoliene este pompa de vânt. Aceste pompe sunt utilizate în special pentru a scoate apa din puturi în zonele mai izolate în special în Australia şi Africa de Sud. Apa pompata este depozitată într- un turn din apropiere. O pompă de vânt tipică este formată dintr-o roată cu diametru de 3,4 m, cu circa 20 de palete de oţel presat. Roata este montată pe un stâlp mecanic având înălţimea de aprozimativ 8 m. Generarea electricităţii din energie eoliană este preferată de multă lume deoarece este un proces curat şi nu folseşte combustibil. În unele regiuni din ţara Galilor şi Scoţia sau America de Nord funcţionează turbine de vânt experimentale conectate la generatoare de electricitate. Acestea pot fi folosite pentru a produce energie individual sau în grupuri denumite „ferme de vânt”. Ele sunt în prezent complet automatizate şi asigură, spre exemplu,1% din elecricitatea necesară Califomiei, adică 280.000 de locuinţe.În România au fost identificate cinci zone eoliene,în funcţie de condiţiile de mediu şi topografice, cercetările arătând că litoralul Mării Negre, zonele montane şi podişurile din Moldova sau Dobrogea sunt cele mai favorabile. Desigur, acest tip de energie are şi inconvenienţe ,cum ar fi numărul mare de turbine necesare pentru a asigura o cantitate mai mare de electricitate şi, nu în ultimul rând, aspectul zonelor în care ar trebui instalate acestea. Intensitatea vântului şi constanţa lui pot fi de asemenea variabile.Preţul acestor generatoare nu este nici el de neglijat.

Energia hidro este cea care a pătruns cel mai rapid în balanţele energetice ale ţărilor lumii. Hidrocentralele asigură producerea a 10% din energia electrică la nivel mondial. O statistică pe zone geografice realizată de World Energy Council în 2001, privind producerea energiei electrice în hidrocentrale arată că pe primul loc se află Europa cu cca 736.000 GWh, urmată la mică distanţă de America de Nord. Pe poziţia a treia se situează Asia, apoi America de Sud, Africa, Australia –Oceania şi Orientul Mijlociu. România produce aproximativ 18.000 GWh din totalul energetic al Europei. Centralele hidroelectrice au cele mai reduse costuri de operare şi cea mai mare durată de viaţă în comparaţie cu alte tipuri de centrale electrice. Experienţa de peste un secol face ca ele să atingă niveluri de performanţă tehnică şi economică foarte ridicate.

Energia solară este energia radiantă produsă pe suprafaţa Soarelui ca rezultat al reacţiilor nucleare de fuziune. Din păcate, aceasta nu s-a bucurat de succese ca şi cea eoliană, dar există deja sisteme solare ”termale” în care razele soarelui sunt folosite pentru a supraîncălzi un fluid, ce este apoi folosit pentru a propulsa o turbină generatoare de electricitate. Cea mai elegantă formă a energiei solare rămâne sistemul fotovoltaic, în care energia luminii solare este convertită direct în electricitate. Captarea directă a energiei solare implică utilizarea unor dispozitive artificiale numite colectoare solare. Energia pe care o captează aceastea poate fi folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. Aceste colectoare sunt de două feluri: plate şi cilindrice. O aplicaţie importantă a colectoarelor cilindrice, de exemplu, o reprezintă cuptoarele solare. Cel mai mare cuptor se află în localitatea Odeillo, în munţii Pirinei, el utilizând 9600 de reflectoare şi ocupă o zonă de cca.1860 m pătraţi, pentru a produce temperaturi până la 4000 grade.

http://www.energie-gratis.ro/images/baraj-dragan.jpg%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5

În România, preocupările pentru domeniul energiei solare au atins apogeul în anul 1979, prin implementerea pe scara largă a diferitelor aplicaţii de utilizare a energiei solare, ca de exemplu:- sisteme de preparare a apei calde de consum pentru clădiri de locuit – Timişoara fiind primul oraş în care, un cartier întreg a fost prevăzut cu acest gen de instalaţii / hoteluri de pe litoralul Mării Negre ( Beta şi Gama din Costineşti)- sisteme pentru agricultură sau industrie- în localitatea Surducel, Bihor, funcţionează o centrală cu energie solară şi eoliană, constând în 8 module fotovoltaice de 53 W fiecare; etc- în Sibiu ,pe strada Calea Guşteriţei nr 43 există o casă independentă energetic ce foloseşte panouri solare şi generatoare eoliene. România dispune de un potenţial important de energie solară datorită amplasamentului geografic şi condiţiilor climatice favorabile, zonele cu energie solară importantă fiind Dobrogea, malul Dunării, litoralul Mării Negre. Avantajele utilizării unei astfel de energii ar fi:- este gratuită ca formă de energie primară- se găseşte în cantităţi nelimitate - nu depinde de parteneri străini- este nepoluantă. Utilizarea pe scară largă a acestei forme de energie are, evident, şi dezavantaje: condiţii geografice şi meteorologice nefavorabile (transparenţa atmosferei, nebulozitatea, felul şi poziţia norilor), energie difuză şi discontinuă, cost puţin mai ridicat. În ciuda acestor dezavantaje utilizarea acestui tip de energie este extrem de largă , de la agricultură până la industrie, utilizări casnice etc.

O definiţie cuprinzătoare a termenului de biomasa este următoarea: ’’ partea biodegradabilă a produselor, deşeurilor şi reziduurilor din agricultură, inclusiv substanţele vegetale şi animale, silvicultură şi industriile conexe, precum şi partea biodegradabilă a deşeurilor industriale şi urbane.’’Una din formele cele mai utilizate ale biomasei este cea lemnoasă. Formele sub care poate fi obţinută sunt: lemn de foc rezultat din exploatarea şi sortarea lemnului de lucru, lemn pentru producerea mangalului; reziduuri lemnoase rezultate din prelucrarea primară sau secundară a lemnului; reziduuri provenite din chimizarea lemnului. Biomasa agricolă este cantitativ apreciabil mai mare decât cea lemnoasă. Tipurile de biomasă agricolă utilizabile curent în scopuri energetice sunt următoarele: paie din cereale păioase, tulpini de porumb, corzi de viţă-de-vie. O cantitate apreciabilă din biomasa agricolă rezultată este reutilizată în agricultură, în special în zootehnie, şi ca materie primă în special pentru fabricarea celulozei. Biogazul reprezintă o altă categorie de biomasă care se obţine din fermentarea dejecţiilor animaliere şi a apelor reziduale cu conţinut de substanţe organice. Deşeurile urbane reprezintă o altă componentă a biomasei, cantitatea de deşeuri menajere fiind de la 0,8 la 1,5 kg/persoană zi. Ponderea materiilor organice în acest tip de biomasă este de 40-50%. Potenţialul biomasei în România este 653 PJ/ani din care 57 PJ/ an reprezentând biomasa lemnoasă.Trebuie menţionat că potenţialul biomase agricole este foarte dependent de nivelul recoltelor. Există tehnologii de utilizare a acestei biomase, cum ar fi: tehnologii de ardere; tehnologii de gazeificare; tehnologii de piroliză. Indrustria energiilor aternative se află într-un stadiu iniţial, dar în acelaşi timp reprezintă o dezvoltare rapidă. Costurile producerii unor asfel de energii au început să scadă în timp însă, deocamdată, producerea energiei prin utilizarea combustibiliilor fosili este mult mai puţin costisitoare. Acest lucru reprezintă una din principalele bariere în dezvoltarea unei asfel de industrii. În conformitate cu tendinţa actuală mondială, şi anume reducerea poluării de toate tipurile atât la nivel local cât şi naţional, argumentele care vin în sprijinul utilizării surselor de energie regenerabile sunt: beneficiile de mediu, reducerea dependenţei importului de energie, crearea de locuri de muncî, crearea unor oportunităţi de export pentru industriile nationale. Studiile oamenilor de ştiinţă au devenit în ultimii ani din ce în ce mai unanime în a aprecia o creştere considerabilă a emisiilor mondiale de gaze cu efect de seră, ceea ce va conduce la o încălzire glogală a atmosferei terestre cu 2-6 grade până la sfârşitul acestui secol. Prin schimbul natural dintre atmosferă,

biosferă şi oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2, cea ce reprezintă aproximativ jumătate din emisiile actuale ale omenirii. Estimând că la sfârşitul acestui secol populaţia globului va ajunge la 10 miliarde de locuitori, în condiţiile unor drepturi uniforme la emisie pentru întreaga populatie, pentru a nu depăşi concentraţia de CO2 de 450 ppm în atmosferă, ar fi necesar ca aceste emisii să se limiteze la 0,3/tone pe cap de locuitor, ceea ce pentru tările dezvoltate ar reprezenta o reducere de 10 ori a emisiilor actuale de gaze cu efect de seră. Rezervele convenţionale de petrol şi gaze naturale vor fi disponibile aproximativ 40 de ani. Ţinând seama şi de resursele care vor mai fi descoperite în anii următori, experţii apreciază că până în jurul anului 2020, producţiile de petrol şi gaze naturale vor creşte, reprezentând în acest fel resurse suplimentare cu costuri superioare şi emisii de bioxid de carbon. Deşi este riscant să se facă previziuni ştiinţifice,instituţiile de renume consideră că energia regenerabilă va juca un rol important în lumea de mâine,începând cu acest deceniu al mileniului al treilea.

Bibliografie : ENERO – Centrul pentru promovarea unei Energi Curate şi Eficiente în România : CRISTINA IONESCU, Curs " Drept şi legislaţie în energie şi mediu",2003-2004

SURSE REGENERABİLE DE ENERGIE PROFESORİ:İONIŢĂ SİLVİA

CHİRİACESCU LİLİANA VĂDUVA NİCOLİŢA G.S.A. “ CEZAR NİCOLAU’’BRĂNEŞTİ-İLFOV

În momentul de fată, întreaga lume se confruntă cu problemele creşterii constante a preţului produselor petroliere, cu dificultăţi de aprovizionare cu combustibili în general( şi in special cu petrol ), la care se adaugă conştientizarea epuizării previzibile a rezervelor globale de combustibili fosili. Prin dezvoltarea activităţii umane sunt afectate toate componenetele mediului în proporţii diferite.Dintre aceste elemente cele mai importante sunt peisajele, solul, apa, flora, fauna, monumentele, parcurile si rezervaţiile, precum şi biosfera.Ţările dezvoltate dar şi cele cu economii în tranziţie sunt nevoite să apeleze din ce în ce mai sistematic la sursele regenerabile de energie (soare, vânt, energie geotermică, biomasă, etc.). Specialiştii apreciază ca în maximum 20-30 de ani rezervele de hidrocarburi vor începe sa scadă semnificativ, asa că omenirea mai dispune doar de aceasta fereastră de timp pentru a face trecerea către sursele regenerabile. În conformitate cu Cartea Albă a Energiei a ţărilor UE şi cu obiectivele fixate prin Protocolul de la Kyoto (1997), sursele regenerabile de energie – soare, vânt, hidro, biomasă, geotermie, au fost catalogate global, ca reprezentând una dintre căile importante de soluţionare a problemei energiei, în viziunea unei dezvoltări armonioase si durabile a tuturor ţărilor semnatare . Protocolul de la Kyoto, Japonia, a reprezentat un acord internaţional care, în 1997 a pus bazele unei reduceri la nivel global a emisiilor de gaze cu efect de seră. Printre clauzele acestui protocol, către Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite privind schimbările climatice, este si cea care cere ţarilor industrializate să-si reducă emisiile de CO2, în medie cu 5,2% sub nivelurile din 1990, până la sfărşitul primei “perioade de angajament” (2008-2012) . România dispune de un important potenţial energetic rezultat prin inventarierea pe categorii a surselor regenerabile (soare, vânt, biomasă, hidro, geotermie), potenţial care favorizează din start acţiunile de promovare si dezvoltare a acestor resurse pentru aplicaţii locale şi industriale.

Astfel, pentru aplicaţii solare potenţialul tehnic realist estimat este considerabil peste 40.000 TJ/an, din care în prezent, în ţara noastră se valorifică sub 0,35%- circa 140 TJ/an.Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe. Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcţiune un sistem de conversie a energiei electrice convenţionale. Panouri solare

Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescută datorită transferului de căldură. Energia transferată fluidului purtător este numită eficienţă colectoare instantanee. Panourile solare au în general una sau mai multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de căldură şi pentru a putea obţine o eficienţă cât mai mare. În general, sunt capabile să încălzească lichidul colector până la 82 (C cu un randament cuprins între 40 şi 80%)

Modalitatea solară fotovoltaică de producere a energiei electrice.

Energia eoliana e o sursă de putere electrică promiţătoare în viitor datorită ecologităţii şi infinităţii sale. Totuşi, pentru că viteza vântului variază în timpul zilei, sezonului sau anilor energia generată de vânt e o resursă intermitentă. Î n zonele de pe glob cu acţiune puternică a vântului turbinele acţioneaza în jur de 60% din timpul anului. Chiar şi aşa vântul poate fi insuficient pentru ca turbinele să funcţioneze la capacitate maximă. Cu toate acestea tehnologia a reuşit să-şi adapteze creaţiile îmbunătăţindu-le şi producând şi altele ce folosesc acest tip de energie.

Cum funcţionează o turbină eoliană? Sistemul se bazează pe un principiu simplu. Vântul pune în mişcare palele care la rândul lor acţionează generatorul electric. Sistemul mecanic are în componenţa şi un multiplicator de viteză care acţioneză direct axul central al generatorului electric.Curentul electric obţinut este, fie transmis spre îmagazinare în baterii şi folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC în cazul turbinelor de mică capacitate, fie livrat direct reţelei de curent alternativ ( AC) spre distribuitori. De asemenea, harta potenţialului eolian al ţării evidenţiază mai multe zone favorabile în care viteza medie a vântului depăşeşte 6m/s, inclusiv platoul continental al Mării Negre (off-shore); potenţialul tehnic eolian se ridică la peste 100.000 TJ/an.

Biomasa reprezintă o importantă sursă regenerabilă predominantă în România, atât ca răspândire cât şi ca importanţă cantitativă şi calitativă. Se spune că, biomasa reprezintă 95% din aportul total al surselor regenerabile, fiind valorificată în principal, prin lemnul de foc şi mangal. Contribuţia actuală a biomasei ca sursă primară de energie este estimată la 2,7% din consumul total de energie primară şi 10,6% din consumul direct pentru încălzire.

Biomasa

Energia geotermală reprezintă căldura conţinută în fluidele şi rocile subterane. Este nepoluantă, regenerabilă şi poate fi folosită în scopuri diverse: încălzirea locuinţelor, industrial sau pentru producerea de electricitate.Rezervoarele geotermale, care se găsesc la câţiva kilometri în adâncul scoarţei terestre, pot fi folosite pentru încălzire directă, aplicaţii ce poartă numele de utilizare directă a energiei geotermale. Oamenii au folosit izvoarele calde încă de acum câteva mii de ani, pentru furnizarea apei de îmbăiere sau gătit. Astăzi, apa izvoarelor este captată şi utilizată în staţiunile balneare.În sistemele moderne, se construiesc fântâni în rezervoarele geotermale şi se obţine un flux continuu de apă fierbinte. Apa este adusă la suprafaţă printr-un sistem mecanic, iar un alt ansamblu o reintroduce în puţ după răcire, sau o evacuează la suprafaţă. România deţine al treilea potenţial geotermal amenajat din Europa cu 87 de sonde forate la adâncimi medii si mari (1500-3300 m), capabile să producă ape geotermale calde si fierbinţi (55-105°). În prezent, cele 60 de sonde aflate în exploatare curentă în diferite perimetre furnizează energie termică utilă, distribuită în general prin sistemele de alimentare centralizate cu căldură existente, estimată la cca. 1.326 TJ/an.

Staţie geotermală

Energia hidraulică este una dire sursele naturale regenerabile de cea mai mare importantă atăt pentru ţări dezvoltate, puternic industrializate, căt şi pentru ţarile mai sărace sursa de apă fiind una dintre bogaţiile vitale pentru dezvoltarea economiocă şi socială a oricărei ţări. Amenajările de microhidrocentrale pe cursuri mai mici de ape interioare, pot aduce si ele mari beneficii, atât în plan economic si social cât şi din punct de vedere ecologic, prin evitarea unor inundaţii catastrofale pe anumite cursuri de apă.Resursele de apă disponibile ale României sunt estimate la un total de 216 mld.m³/an, din care resursele de apă utilizabile, nu depăşesc 12%. Ponderea apelor interioare de suprafaţă, exclusiv Dunărea,în potenţialul hidro utilizabil este de 50%, iar cea a apelor subterane reprezintă până la cca.11,5% În ceea ce priveşte microhidrocentralele, potenţialul tehnic realist este estimat de specialişti ca fiind cca 1.100 MW, însemnând o producţie de 3.600 GW/an; în prezent se produc cca. 1.440 TJ/an, cca. 0,7% din producţia totala de energie electrică.

Microhidrocentrale

Ţinând seama de cifrele anterior prezentate, se estimează că, în România, în condiţiile unei promovări susţinute, la nivelul anului 2010, producţia de energie bazată pe surse regenerabile s-ar putea situa dupa cum urmează:

Energia termo-solară activă:-pentru apa caldă menajeră 15.000 TJ/an 6,65%-pentru incălzire-uscare 15.000 TJ/an 6,65%Energie termo-solară pasivă:-pentru incălzire 50.000 TJ/an 22,16%-pentru iluminat diurn 2.520 TJ/an 1,12%Microhidrocentrale: 13.000 TJ/an 5,76%Energia eoliană: 18.000 TJ/an 7,98%Biomasa: 106.800 TJ/an 47,34%Energia geotermală: 5,290 TJ/an 2,34% Total 225.610 TJ/an 100,00%

În concluzie, se poate spune că, dat fiind potenţialul ridicat al SER, o politică activă de promovare a acestora în ţara noastră ar fi pe deplin justificată, putându-se astfel ajunge ca, în anul 2010 ele să poată contribui cu până la cca. 10% din necesarul de energie al ţării noastre.

Bibliografie:”Energii neconvenţionale curate şi utilizarea acestora” Editura: Bren 2004 Autori; Prof. Univ.Dr.İng. Burchiu Victor Dr. İng. Natalia Burchiu Dr. İng. Drăgan Victor w.w.w. universulenergiei.educatia. ro w.w.w. enero.ro

ENERGIA EOLIANĂ , ENERGIA GEOTERMALĂ – RESURSE ENERGETICE ALE VIITORULUI

PROFESOR INGINER: IRIMIA FLOAREACOLEGIUL TEHNIC” MIRON NICOLESCU” BUCUREŞTI

Energia eoliană este energia conţinută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa pământului. Exploatată, ea poate fi transformată in energie mecanică pentru pomparea apei, de exemplu, sau măcinarea grâului, la mori ce funcţionează cu ajutorul vântului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vânt moderne transformă energia eoliană, ce învârte rotorul, in energie electricăEnergia eoliană este sursa de energie care creşte ca aport procentual cel mai mult. Pe ultimii zece ani vorbim de o medie de aproximativ 29% creştere anuala (anul 2005 a înregistrat creştere record de 43%), mult peste 2.5% pentru cărbune, 1.8% pentru energie nucleară, 2.5% pentru gaz natural si 1.7% pentru petrol. Datorită iminenţei crize a combustibililor şi efectelor alarmante ale încălzirii globale este de aşteptat ca aceste cifre să crească în cazul energiei eoliene. Europa este continentul care produce cea mai mare cantitate de energie folosind puterea vântului. În graficul următor sr prezintă evoluţia producerii energiei eoliene

Vântul este mişcarea aerului datorată maselor de aer cu temperaturi diferite. La scară globală mişcările masive de aer sunt cauzate de diferenţa de temperatura intre pământul de la ecuator si cel apropiat de poli.Deoarece vântul va bate cât timp soarele va încălzi Pământul, el este o sursă de energie regenerabilă, ce este exploatată în prezent pentru a produce electricitate. Valorificarea energiei eoliene a început în anii ’70, odată cu prima criză mondială a petrolului. În anii ’90 a revenit în prim plan din cauza ingrijorărilor generate de impactul asupra mediului a poluării generate de combustibilii fosili.Pentru producerea energiei eoline se folosesc turbine eoliene.

Turbinele eoliene curente funcţionează pe acelaşi principiu ca şi morile de vânt din antichitate. O turbină eoliană este un dispozitiv ce transformă mişcarea palelor unei elice in energie mecanică. Dacă această energie mecanică este apoi transformată în electricitate avem de-a face cu un generator alimentat cu vânt sau convertor de energie eoliană. Termenul folosit este “turbina eoliană”.Cel mai mare dezavantaj al energiei eoliene este faptul că nu se obţine electricitate când vântul nu bate sau bate prea slab, motiv pentru care trebuie asigurată o sursă alternativă de electricitate.

Tipuri de turbine eoliene1. Turbine cu axa orizontală – rotorul şi generatorul de curent sunt poziţionate in vârful turnului şi trebuie aliniate pe direcţia vântului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul unei aripioare, iar cele mari folosesc senzori si servomotoare pentru a se alinia pe direcţia vântului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontala au şi o cutie de viteze care transformă mişcarea de rotaţie lentă a palelor intr-una mai rapidă, necesară pentru a creşte eficienţa generatorului de curent.Deoarece turnul produce turbulenţe aerodinamice în urma sa rotorul turbinei este pozitionat in faţă. Pentru a nu fi îndoite şi împinse în turn de vânturile puternice palele se construiesc din materiale rezistente. În plus palele sunt depărtate de turn şi usor înclinate.Există şi turbine cu axa orizontală cu rotorul plasat în spatele turnului. Astfel de turbine au avantajul că palele elicei se pot îndoi, reducând suprafaţa care se opune vântului la viteze mari şi nici nu trebuie orientate în direcţia vântului, acest lucru făcându-se automat datorită construcţiei. Din cauza turbulenţelor însa majoritatea turbinelor cu axa orizontală au rotorul plasat in faţa turnului.Avantaje

Elicea se află aproape de centrul de greutate al turbinei, crescând stabilitatea Alinierea elicei cu direcţia vântului oferă cel mai bun unghi de atac pentru pale, maximizând

energia electrică rezultată Palele elicei pot fi pliate pentru a preveni distrugerea turbinei in cazul vânturilor puternice Turnurile înalte permit accesul la vânturi mai puternice, rezultând o creştere a curentului produs de

turbină Dezavantaje

Eficienţa turbinelor scade cu înalţimea turnului unde sunt instalate din cauza turbulenţelor vântului Turnurile înalte şi elicele cu pale lungi sunt greu de transportat, uneori costul transportului fiind de

20% din cel al echipamentului în sine Turbinele HAWT sunt dificil de instalat şi necesită macarale şi personal calificat Turbinele înalte pot obstrucţiona radarele de lângă bazele aeriene Din cauza înălţimii turbinele cu axa orizontala au un impact negativ asupra peisajului rural Variantele cu elicea in spate suferă la capitolul fiabilitate din cauza turbulenţelor aerului

2. Turbine cu axa verticală – generatorul şi toate componentele mai sofisticate sunt plasate la baza turnului, uşurând astfel instalarea şi mentenanţa. Avantaje

Sunt mai uşor de întreţinut deoarece părţile în mişcare sunt plasate mai aproape de pământ Palele elicei sunt verticale, deci nu mai este nevoie de o “cârmă” pentru orientarea elicei Prin construcţie turbinele verticale au o eficientă aerodinamică crescută la presiuni înalte şi joase Pentru acelaşi diametru al elicei, palele unei turbine cu axa verticală au o secţiune mai mare decât

cele ale unei turbine cu axa orizontală Turbinele VAWT sunt mai eficiente in zonele cu turbulenţe ale vântului datorită faptului că palele

elicei sunt plasate mai aproape de pământ Înălţimea redusă permite instalarea in zonele unde legislaţia nu permite clădiri prea înalte Nu au nevoie de un turn in vârful căruia să fie instalate, deci sunt mai ieftine şi rezistă mai bine la

vânturi puternice Vârful palelor elicei au o viteză unghiulară mai mică, deci rezistă la vânturi mai puternice decât

turbinele cu axa orizontală Nu trebuie orientate în direcţia vântului, fiind astfel mai eficiente în zone cu turbulenţe ale vântului Pot fi construite la dimensiuni mai mari, cu mecanisme care se rotesc în totalitate, nu necesitâ

rulmenţi speciali şi scumpi Dezavantaje

Eficienţa turbinelor VAWT se situează in medie la 50% din cea a modelelor HAWT Trebuie instalate pe o suprafaţă plană Majoritatea turbinelor VAWT au nevoie de un electromotor pentru a fi pornite în condiţii de vânt

slab Majoritatea pieselor unei turbine VAWT sunt plasate în partea de jos, deci schimbarea lor

presupune dezmembrarea întregii structuri GE Energy (o divizie a General Electric) va începe în curând livrările a 139 de turbine eoliene pentru

construirea unei ferme eoliene in Dobrogea, regiunea Făntănele. Puterea totală estimată a fermei eoliene va fi de 347,5 MW, clasificând astfel proiectul ca unul din cele mai mari din Europa.

Construcţia fermei propriu zise va începe în luna aprilie 2009, data intrării în funcţiune fiind decembrie 2009

În Anglia se construieste cea mai mare centrală eoliană din lume . Proiectul "The Greater Gabbard Offshore Wind Farm Project"este alcătuit din 140 de turbine de 3.6 MW fiecare . Locul amplasării este in largul mării, la 25 km de localitatea SuffolkCea mai mare problemă care impiedica energia eoliană sa fie folosită drept sursă continuă de electricitate este inconsistenţa puterii vânturilor

.Centralele eoliene sunt grupuri de turbine eoliene, plasate în apropiere unele de altele cu scopul de a produce electricitate din energia eoliană. Turbinele eoliene sunt conectate la un sistem de tensiune medie ce este apoi transformat în curent de înaltă tensiune prin intermediul unui transformator, pentru a putea fi livrat în sistemele de distribuire a electricităţii.Zonele prielnice instalarii centralelor eoliene depind de:• viteza vântului - minim 15 km/h în regiune pe toată perioada anului• altitudine - o înălţime mai mare înseamnă o viteză mai mare a vântului, datorită vâscozităţii reduse a vântului• relief • temperatură -temperaturile scăzute necesită lichide de lubrifiere cu punct de îngheţare scăzut, materiale mai rezistente şi chiar sisteme de încălzire a turbinei eoliene .În funcţie de zona unde este instalată o centrală eoliană există trei tipuri de amplasări:

1. Pe ţârm - centrale eoliene aşezate la 3Km sau mai mulţi kilometri în interiorul ţărmului. Amplasarea ţine cont de efectul de accelerare a unei mase de aer peste un obstacol (in acest caz ţărmul). Deoarece orice eroare de amplasare poate însemna o scădere masivă a cantităţii de electricitate generată se fac studii pe perioade de cel puţin un an pentru determinarea locaţiei propice pentru instalarea centralelor eoliene.

2. În apropierea ţărmului - centrale eoliene aşezate la maxim 3 kilometri în interiorul ţărmului sau 10 kilometri in larg. Aceste centrale eoliene fructifică efectul de convecţie al aerului datorită diferenţelor de temperatură între apă şi pămănt. Principalele dezavantaje se referă la:, transport şi efectul vizual.

3. În larg - centrale eoliene plasate la peste 10 kilometri în larg. Nu au efect negativ asupra efectului vizual, nu generează zgomot şi beneficiază de o viteză medie a vântului mai mare. Printre dezavantaje se numară cheltuielile mai mari de construire, amplasare, mentenanţă . Dacă distanţele faţă de ţârm sunt suficient de mari, centralele eoliene plasate în larg pot fi conectate direct la o instalaţie de curent de înalta tensiune.

CONCLUZII Putem spune că energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluţie foarte bună la problema energetică globală. Avantajele folosirii energiei eoliene :

emisia zero de substanţe poluante şi gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard com-bustibili Nu se produc deşeuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de

deşeuri. Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele

eoliene moderne a scăzut substanţial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili

În 2004, preţul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime faţă de cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora, deoarece se pun în funcţiuni tot mai multe unităţi eoliene

Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate

Dezavantaje: Au influenţă negativă asupra migraţiei păsărilor Centralele din larg influenţează habitatul acvatic Efectul vizual influenţat negativ Cheltuieli mari de construire

Energia geotermală este acea energie stocată de Pământ din atmosferă şi oceane sau care provine din adâncurile Pământului. Energia geotermală reprezenta în 2007 aproximativ 1% din totalul de energie produsă şi captată

Avantajele energiei geotermale Indepedenţa de vreme si ciclul zi/noapte Este curată Nu influentează negativ mediul înconjurator.Dezavantaje: Centralele care captează energia geotermală pot afecta solul din jur (când apa fierbinte este

injectată în rocă pentru obţinerea aburului) emit cantităţi mici (5% faţă de o centrală cu combustibil fosil) de CO2 şi sulfuri.

Energia geotermală şi captarea sa sunt încă un subiect avantgardist şi folosită la scară foarte redusă la nivel global.

Pompa de caldură este un sistem de încălzire şi/sau climatizare care foloseşte căldura stocată in pământ pentru a încălzi/climatiza o locuinţă. Pompele de caldură geotermale se bazează pe faptul că temperatura în sol, la caţiva metri adâncime, este destul de constantă pe toată perioada anului.

Pompele de caldură geotermale transferă caldura din pământ în locuinţă iarna, iar vara transferul are loc invers, din locuinţă în pământ. Spre deosebire de un boiler, o pompă de căldură transferă căldura, nu o produce. Pompele de căldură mai sunt cunoscute şi sub numele de sisteme de geo-schimb Spre deosebire de pompele de aer, pompele de caldură au următoarele avantaje:

Sunt mai eficiente (25-50% mai puţină electricitate consumată pentru încalzire/răcire) Au costuri de mentenanţă mai scăzute, sunt fiabile Nu depind de temperatura aerului exterior. Dezavantaj Costurile de instalare semnificativ mai mari faţă de o pompă de aer, costuri care se amortizează

însă în 5-10 ani.

STIAŢI CĂ............. Cea mai noua sursă de energie alternativă din California este bălegarul, din care se obţine deja

gaz metan folosit la alimentarea cu energie a peste 1200 de gospodării. Bioetanol-ul este un combustibil ecologic, formula chimică fiind aceeaşi cu cea a alcoolului etilic

găsit în băuturile spirtoase. Materia prima din care se produce bioetanol-ul este reprezentată de resturi din industria lemnului (cherestea, bucati de lemn, hartie reciclata), trestie de zahar, sfecla de zahar, porumb etc. Bioetanol-ul este folosit ca o alternativă la benzină, in amestecuri de proporţii diferite cu aceasta sau în stare pura (E100).

Brazilia este ţara cu cea mai lungă tradiţie în utilizarea bioetanol-ului, folosit acum în proporţie de aproximativ 30% din totalul combustibililor auto. La acest lucru contribuie plantaţiile de trestie de zahăr (o materie primă din care se poate produce bioetanol) ce sunt recoltate de 3-4 ori pe an.

Biodiesel-ul pare a fi unul din combustibilii viitorului, în principal datorită abundenţei resurselor prime naturale din care se poate produce: porumb, soia alege marine..

.

BIBLIOGRAFIE1. http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eolian%C4%832. http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%833. National Geographic Magazine Octombrie 2004



ENERGIA OBŢINUTĂ DIN ARDEREA DEŞEURILOR – SABIE CU DOUĂ TĂIŞURI SAU SOLUŢIE DE VIITOR?

ING. KARDOS ELVIRAGRUP ŞCOLAR ,,IULIU MANIU” ARAD

În cursul istoriei poate fi observată o anumită evoluţie a raporturilor dintre mediu şi om, delimitându-se mai multe faze:

- faza de biocenoză, în care omul era o parte integrată în natură şi se încadra în mod spontan în echilibrul ecologic;

- faza de dominare a naturii de către om, în care acesta a alterat echilibrul ecologic, exercitând o presiune tot mai mare asupra mediului;

- faza de reconciliere, când omul a înţeles că trebuie să adopte o atitudine responsabilă în legătură cu problemele actuale ale vieţii pe Terra1.

Actualmente umanitatea se găseşte în stadiul oarecum incipient a celei de-a treia faze, care se impune ca o necesitate în condiţiile unei poluări tot mai accentuate, coroborată cu o creştere demografică semnificativă şi cu o scădere constantă a resurselor naturale disponibile. Particularizat pentru ţara noastră, alături de aceşti factori primari, trebuie luaţi în considerare şi cei impuşi de normativele organizaţiilor internaţionale din care România face parte.

Tratatul de la Maastricht evidenţiază protecţia mediului ca o prioritate cheie pentru Uniunea Europeana. Protecţia mediului, ca prioritate2, se reflectă în obiectivele politicii UE în domeniul protecţiei mediului, care îşi propun dezvoltarea unui nivel de protecţie ridicat si au în vedere următoarele:

· conservarea, protecţia şi îmbunătăţirea calităţii mediului;· protejarea sănătăţii populaţiei;· utilizarea atentă şi raţională a resurselor naturale.De asemenea, protecţia mediului trebuie integrată în definirea şi implementarea altor politici

sectoriale, cu care se inter-relationează şi au impact asupra mediului, cum ar fi agricultura, energia, industria şi transporturile. Ca multe alte ţări est-europene, România a moştenit din regimul comunist grave probleme de mediu, cauzate de politica industrială bazată pe productivitate ridicată, care nu a ţinut cont de impactul asupra mediului şi sănătăţii oamenilor. Cele mai grave probleme se întâlnesc în următoarele sectoare: calitatea apei, gestionarea deşeurilor, poluarea aerului şi a solului.

În noul context, ca membru în Uniunea Europeana, alinierea la standardele acesteia de protecţie a mediului a devenit o prioritate importantă şi una dintre cele mai mari provocări. Procesul de aliniere la standardele UE în domeniul protecţiei mediului include două componente:

- aproximarea legislativă (armonizarea legislaţiei româneşti cu acquis-ul UE, acceptat în cadrul procesului de aderare3;

- reforma instituţională care necesită dezvoltarea unui mecanism instituţional corespunzător capabil să aplice şi să monitorizeze implementarea acquis-ului.

Unul dintre cele mai importante aspecte care trebuie reglementate cu respectarea normelor europene, vitale inclusiv ca impact social, îl reprezintă asigurarea încălzirii în sezonul rece, care în unele zone ale ţării aduce frecvent temperaturi de -20° C.

Termoficarea este principalul sistem de realizare a încălzirii şi asigurării apei calde în România, prin intermediul celor 262 sisteme operative. Mai mult de 80% din populaţie şi un număr important de sectoare ale industriei dispun de termoficare. Sistemele de termoficare sunt sisteme de temperatură înaltă cu sisteme de transmitere către substaţii termice, de unde căldura şi apa caldă sunt livrate consumatorilor.

O problemă majoră în multe oraşe este aceea că reducerile din producţia industrială au rezultat în închiderea unităţilor industriale care obişnuiau să furnizeze populaţiei energie termică în plus. Ca urmare, multe companii de termoficare orăşeneşti au preluat cazanele şi le folosesc în momentul de faţă doar în scopul furnizării de energie termică pentru populaţie, un mod de operare pentru care acestea nu au fost proiectate şi care este ineficient.

Lipsa de întreţinere manifestată faţă de sistemele de termoficare are drept rezultat pierderi masive de apă caldă şi căldură, precum şi o alimentare deficitară. Au fost implementate sau sunt în curs de implementare anumite proiecte de reabilitare, ceea ce conduce la dificultăţi în calcularea cererii reale

1 Florina Bran, Vladimir Rojanschi, Gheorghiţă Diaconu, Gh. N. Iosif, Filon Toderoiu - Economia şi protecţia mediului, Editura ASE, 1998, p.. 362 Vezi Fisa de sector “Protectia mediului” pe site-ul Centrului de Informare a Delegatiei Comisiei Europene în România http://www.infoeuropa.ro3 Acquis-ul UE - cadrul legislativ si institutional specific fiecarui sector – aici ne referim la sectorul protectiei mediului

prezente. Termoficarea a fost monopol naţional, dar, la începutul anilor '90, companiile au fost reorganizate sub formă de companii independente (aşa numitele regii autonome), iar controlul acestora a fost transferat municipalităţilor. Câteva companii sunt operate sub forma companiilor private pe baza contractelor de concesiune acordate de municipalităţi şi există planuri pentru introducerea acestui concept în mai multe oraşe cu sprijinul Băncii Europene pentru Reconstrucţie şi Dezvoltare (BERD). Însă condiţiile de concesionare oferite nu sunt atrăgătoare pentru ofertanţi pe piaţa concurenţială internaţională.

Politica Companiei Naţionale de Electricitate pentru producerea căldurii este de a continua furnizarea pentru consumatorii existenţi şi conectarea unor noi consumatori dacă există posibilităţi de producţie. Pe termen scurt, va fi reabilitată o capacitate de producţie de 450 MW şi se vor încheia lucrările de construcţie pentru o capacitate suplimentară de 240 MW, ceea ce va acoperi cererea pe termen scurt. O capacitate de producţie de 1.475 MW din 4.800 MW îşi va încheia perioada de funcţionare în câţiva ani. Consumul de încălzire este previzionat să crească de la 334 PJ în 1998 la aproximativ 480 PJ în 2020 (Scenariu de creştere pe termen mediu, Banca Mondiala, 1998).

În acest context se profilează acut nevoia utilizării unor metode alternative de asigurare a agentului termic, fie prin identificarea unor înlocuitori pentru centralele clasice, fie prin schimbarea combustibililor utilizaţi de către acestea. O posibilitate, care ar aduce cu sine îmbinarea rezolvării, măcar parţiale, a două probleme majore – termoficarea şi gestionarea deşeurilor – este utilizarea acestora din urmă ca şi combustibil.

Producerea deşeurilor menajere a crescut continuu în întreaga lume, atât în termeni absoluţi, cât şi pe cap de locuitor. Cantitatea de deşeuri solide municipale produsă în ţările dezvoltate a crescut, în medie, de la 318 milioane tone in 1970, la 400 milioane tone in 1990. Se constată că, în perioada considerată, creşterea în statele dezvoltate a fost de aproximativ 25%. Astfel, spre exemplu, în Franţa, la nivelul anului 1999, s-au înregistrat 434 kg de deşeuri solide municipale/locuitor, faţă de 220 kg cu 30 de ani în urmă.

Cantitatea de deşeuri generată în fiecare an de ţările europene este în creştere, ajungând în momentul de faţă la circa 2.000 de milioane de tone, din care 200 milioane tone intră în categoria deşeurilor menajere, iar 40 de milioane de tone în grupa deşeurilor periculoase. Între 1990 şi 1995, totalul cantităţii de deşeuri în Europa (inclusiv în ţările Europei Centrale şi de Est), a crescut cu 10%. Cât priveşte deşeurile municipale, cantitatea acestora a crescut în ultimul deceniu cu circa 11%, iar prognozele apreciază menţinerea acestei tendinţe şi în perioada imediat următoare. În termeni relativi, producţia de deşeuri a crescut în Norvegia cu 3% pe an între 1992 şi 1996, în timp ce în SUA, creşterea a fost de 4,5% pe an pentru o perioadă similară.

Conform unui studiu al Băncii Mondiale, locuitorii ţărilor industrializate generează mult mai mult gunoi decât locuitorii ţărilor în curs de dezvoltare. Zonele urbane din ţările industrializate determină de două sau trei ori mai mult gunoi decât cele din ţările în curs de dezvoltare. Astfel, rata de generare a deşeurilor solide urbane a fost estimată între 0,7 şi 1,8 kg/persoană/zi în statele industrializate şi între 0,4 si 0,9 kg/persoană/zi în ţările în curs de dezvoltare4.

Desigur, şi incinerarea deşeurilor ridică o serie de probleme. Arderea la o temperatura între 750°C şi 1000°C într-un crematoriu este şi modul cel mai eficient de a reduce volumul deşeurilor, alături de care unele autorităţi locale folosesc crematoriul de gunoi pentru încălzire. Apa încălzita de crematoriu este pompată prin radiatoare spre gospodăriile, obiectivele industriale şi instituţiile publice din apropiere. Totuşi, nu întreaga cantitate de căldura produsă prin arderea deşeurilor este disponibilă pentru acest scop. O parte a căldurii este folosită pentru uscarea deşeurilor aduse înainte de a fi trecute în camera principală a crematoriului. Pe măsură ce deşeurile ard, cenuşa produsă cade prin găurile unui grătar şi se îndepărtează pentru depozitare. Principalul dezavantaj al incinerării este producerea unei cantităţi considerabile de funingine şi fum. De aceea trebuie folosite metode de purificare a gazelor evacuate pentru ca poluarea aerului să fie minimă5.

Raportat la condiţiile economice ale ţării noastre, aceste reţineri legate de poluarea suplimentară generată prin incinerare sunt contrabalansate de posibilitatea obţinerii unor venituri substanţiale prin asemenea metode. Spre exemplu, deşeurile pot constitui şi o sursă importantă de bani, dacă se ia în calcul că numai prin arderea gunoaielor bucureştenilor în incineratoare moderne se pot obţine circa 40 de MW, atât cât este necesarul de energie pentru iluminatul public al Capitalei, plus funcţionarea metroului şi a transportului urban6.

4 Euractiv, Incinerarea deseurilor din Bucuresti poate produce energie, 16.11.2006, disponibil online la http://www.euractiv.ro/uniunea-europeana/articles|displayArticle/articleID_8695/Incinerarea-deseurilor-din-Bucuresti-poate-produce-energie.html 5 Planeta Pământ – „Ştiinţă şi tehnologie”, nr. 45, Bucureşti, 2002, p. 148 http://www.onlinebioterra.evonet.ro/Biblioteca%20Online/MAT/AN%201/CADASTRU%20SI%20AMENAJARE%20AGROTURISTICA.pdf

Din punctul de vedere al obţinerii energiei termice, deşeurile fac parte dintre resursele energetice secundare combustibile. Acestea reprezintă cantităţile de energie sub toate formele care conţin încă un potenţial energetic ce poate fi utilizat în trei direcţii: termică, electromagnetică şi combinată. Recuperarea sub aspect termic are loc prin utilizarea aburului sau a apei calde obţinute în instalaţiile recuperatoare de căldură pentru alimentare cu căldură a proceselor:

Tehnologice; De încălzire; Ventilaţie; Climatizare; Alimentarea cu apă caldă menajeră a consumatorilor urbani7.

Folosirea căldurii de incinerare pentru producerea de abur şi, implicit, utilizarea acesteia, este influenţată de mărimea instalaţiei. În cele mari se produce în principal abur de calitate relativ ridicată (40 bar, 400°C) în vederea producerii de curent, parţial combinată cu încălzirea la distanţă. În instalaţii mai mici se produce în principal abur cu parametri mai scăzuţi (15-20 bar, 200 – 250°C), ce se foloseşte direct în scopuri de încălzire sau în domeniul industrial sub formă de căldură de proces.8

Incinerarea reprezintă arderea completă a deşeurilor, gazele rezultate în urma arderii fiind valorificate energetic prin producerea de energie termică şi/sau electrică. Gazele rezultate la sfârşitul procesului de valorificare sunt trecute printr-un sistem de curăţare/neutralizare. Eficienţa termică este de aproximativ 75%, iar randamentul la producerea de energie electrică de circa 21%.9

Incineratoarele de deşeuri sunt similare centralelor electrice de cogenerare, folosind deşeuri municipale solide în locul combustibililor fosili. Căldura obţinută în procesul de ardere ridică temperatura şi presiunea aburului, care prin intermediul turbinei produce energie electrica. Energia termică reziduală este folosită în reţeaua municipală de încălzire pentru a furniza căldură şi apă caldă de consum locuinţelor conectate la sistem.

O instalaţie industrială completă de incinerare poate cuprinde următoarele module: alimentare cu deşeuri, sortare şi stocare; instalaţia de ardere (cazanul de abur); echipament de producere a energiei electrice (turbogenerator) şi a energiei termice utilizate

pentru încălzirea urbană; echipamente de control a poluării aerului (tratarea gazelor eliminate la coş); instalaţii de manipulare a deşeurilor grele (cenuşa şi apa uzată). 10

Eficienţa generală a unei instalaţii de incinerare a deşeurilor este egală cu rata utilizării energiei (calorică şi electrică) la energie furnizată (pe tip de deşeuri şi combustibil suplimentar)11. Recuperarea energiei (căldură şi electricitate) prin astfel de instalaţii este influenţată de o serie de factori:

1) Alegerea amplasamentului instalaţiei, care depinde de: Apropierea de amplasamentul unde se acumulează deşeurile; Posibilitatea transportului deşeurilor cu trenul; Utilizarea securizată a aburului şi/sau căldurii (contracte pe termen lung):

Cerere de electricitate ŞI căldură; Preferabil amplasamente industriale, oraşe mari;

Minimizarea încărcăturii termice evacuate în râuri prin utilizarea eficientă a energiei; Situaţia meteorologică şi antecedente de poluare a amplasamentului; Opoziţia publicului.

2) Selecţia tehnologică Arderea pe grătar sau combustia în pat fluidizat; Se doreşte generarea de căldură combinat cu electricitate sau doar căldură / doar

electricitate.

6 Euractiv, Incinerarea deseurilor din Bucuresti poate produce energie, 16.11.2006, disponibil online la http://www.euractiv.ro/uniunea-europeana/articles|displayArticle/articleID_8695/Incinerarea-deseurilor-din-Bucuresti-poate-produce-energie.html7 Ministerul Mediului şi Gospodăririi Apelor, Metode şi tehnologii de gestionare a deşeurilor. Metode de tratare termică, Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecţia Mediului – ICIM Bucureşti, p. 12, disponibil online la http://www.deseuri-online.ro/new/download/Trataretermica.pdf 8 ibidem9 Virgil Ramba, Utilizarea deseurilor municipale in producerea de energie termica in cogenerare, prezentare susţinută în Aula Magna a Academiei de Stiinte Agricole si Silvice “Gheorghe Ionescu- Sisesti”, Bucuresti, 06.11.2008, p. 3, disponibilă online la http://www.managusamv.ro/SIMPO_VERDE/prezentari/prez13.pdf10 Idem, p. 511 Siegmund Böhmer, Instalaţii de incinerare a deşeurilor: ExempledeBAT-uri, Umweltbundesamt, 15.08.2007, Folia 15, disponibil online la http://www.arpm7c.ro/twinning/twinning-phase1/downloads/WEBPAGE%20FINAL/04_Horizontal%20Assessments/Mission%2040/Traduceri/BAT_RO.pdf

3) Caracteristicile deşeurilor - reacţia de coroziune a gazelor fierbinţi afectează parametri aburului.4) Economie de greutate - cu cât este mai mare cu atât este mai eficientă din punct de vedere al

energiei.5) Standarde de mediu:

Cantităţi mici de emisii în aer şi apă; Reziduuri cu conţinut scăzut de carbon organic, metale grele şi reacţie bună la tratare.12

Cu luarea în seamă a acestor aspecte, precum şi a caracteristicilor deşeurilor menajere în Bucureşti (cantitatea anuală de deşeuri - 750.000 t; cantitatea de deşeuri/locuitor/zi - 0,8 kg/loc/zi, puterea calorică a acestora - 6,3 GJ/t, comparativ cu 10,5 GJ/t în Brescia), s-a propus implicarea RADET Bucureşti în proiecte viitoare de gestionare a deşeurilor urbane.

Argumente puternice în favoarea acestei idei au fost: Ţinta UE: 20% din energie să fie produsă din surse regenerabile până in 2020; Populaţia capitalei, de peste 2 milioane locuitori, cu un flux continuu şi în creştere de

deşeuri menajere; Existenţa unui precedent - RADET Bucureşti a gestionat în trecut un incinerator de deşeuri

urbane; Îmbunătăţirea calităţii deşeurilor urbane din Bucureşti(creşterea puterii calorifice).

O implementare a acestui proiect ar duce la perspective pozitive în domeniul gestionarii deşeurilor urbane la nivelul Capitalei, în direcţia rezolvării problemei acestora, prin distrugerea lor şi producerea de energie utilizabilă pentru Bucureşti şi eventuala viitoare zonă metropolitană, respectiv pentru centrele urbane limitrofe zonei metropolitane.13

Avantaje ale producerii de energie termică şi electrică prin utilizarea incineratoarelor, atât pentru consumatori cât şi pentru mediul înconjurător, sunt şi:

Garantează nivele mult mai coborâte de emisii decât cele stabilite prin reglementările actuale de mediu.

Incineratorul de deşeuri produce mai puţine emisii decât centralele care ard combustibili fosili.

Cantităţile de energie produse de centrala cu incinerator sunt comparabile cu cele ale centralei cu combustibil fosil.

Incineratorul nu are impact negativ asupra mediului, precum cel cauzat de lanţul de alimentare cu combustibil fosil - adesea cauză a dezastrelor ecologice.

Mirosurile provenite din procesele de ardere şi înlăturare a deşeurilor, sunt menţinute în camere închise ermetic.

Deşeurile menajere solide arse în incinerator, sunt o sursă de energie regenerabilă “indigenă”, deoarece este produsă local.

Această sursă de energie nu este influenţată de fluctuaţiile pieţei, care pot afecta disponibilitatea şi preţul.

Prin utilizarea incineratoarelor de deşeuri pentru producerea de energie şi gestionarea deşeurilor solide, emisiile de CO2 pot fi reduse cu până la 43%.

Incineratorul elimină componentele organice din deşeurile menajere. Concentrează micile cantităţi de pulberi metalice reziduale pe care procesul de ardere nu le

poate distruge. Orice deşeu rezidual nears în procesul combustiei este transferat pe terenuri autorizate. Pulberile colectate din filtrele incineratorului trec printr-un proces de neutralizare,

eliminându-se astfel pericolul poluării mediului înconjurător.14

Luând în considerare cele de mai sus, ajungem la concluzia că, la stadiul actual al cunoştinţelor şi al dezvoltării tehnologiei în domeniu, o serie de rezerve trebuie păstrate la implementarea pe scară largă a generatoarelor de energie (fie ea termică, electrică sau o combinaţie între acestea două). Fiecare caz în parte va necesita o analiză atentă, cu luarea în considerare a factorilor locali care pot influenţa nu doar eficienţa generatorului respectiv, cât mai ales potenţialele riscuri care apar prin punerea sa în funcţiune şi care, pentru anumite situaţii, pot face ca o investiţie tentantă din punct de vedere economic şi social să nu se justifice.12 Idem, Foliile 19-2013 Virgil Ramba, Utilizarea deseurilor municipale in producerea de energie termica in cogenerare , prezentare susţinută în Aula Magna a Academiei de Stiinte Agricole si Silvice “Gheorghe Ionescu- Sisesti”, Bucuresti, 06.11.2008, pp. 17-21, disponibilă online la http://www.managusamv.ro/SIMPO_VERDE/prezentari/prez13.pdf 14 Idem, pp. 13-15

BIBLIOGRAFIE:1. Bran, Florina; Rojanschi, Vladimir; Diaconu Gheorghiţă; Iosif Gh. N.; Toderoiu, Filon - Economia şi

protecţia mediului, Editura ASE, 1998STUDII, ARTICOLE:

2. XXX – Fişa de sector ,,Protecţia mediului” pe site-ul Centrului de Informare a Delegaţiei Comisiei Europene în România, disponibil online la http://www.infoeuropa.ro

3. XXX – Incinerarea deşeurilor din Bucureşti poate produce energie, Euractiv, 16.11.2006, disponibil online la

4. http://www.euractiv.ro/uniunea-europeana/articles|displayArticle/articleID_8695/Incinerarea-deseurilor-din-Bucuresti-poate-produce-energie.html

5. XXX – Metode şi tehnologii de gestionare a deşeurilor. Metode de tratare termică, Ministerul Mediului şi Gospodăririi Apelor, Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecţia Mediului – ICIM Bucureşti, disponibil online la http://www.deseuri-online.ro/new/download/Trataretermica.pdf

6. XXX – Planeta Pământ – Ştiinţă şi tehnologie, nr. 45, Bucureşti, 2002, p. 148 http://www.onlinebioterra.evonet.ro/Biblioteca%20Online/MAT/AN%201/CADASTRU%20SI%20AMENAJARE%20AGROTURISTICA.pdf

7. Böhmer, Siegmund – Instalaţii de incinerare a deşeurilor: Exemple de BAT-uri, Umweltbundesamt, 15.08.2007, disponibil online la http://www.arpm7c.ro/twinning/twinning-phase1/downloads/WEBPAGE%20FINAL/04_Horizontal%20Assessments/Mission%2040/Traduceri/BAT_RO.pdf

8. Ramba, Virgil, Utilizarea deseurilor municipale in producerea de energie termica in cogenerare, prezentare susţinută în Aula Magna a Academiei de Stiinte Agricole si Silvice “Gheorghe Ionescu- Sisesti”, Bucuresti, 06.11.2008, disponibilă online la http://www.managusamv.ro/SIMPO_VERDE/prezentari/prez13.pdf

HIDROGENUL COMBUSTIBILUL VIITORULUI

LEONTESCU PAULA-GABRIELAPADURARIU MONICA-DANIELA

ÎNDRUMATOR : PROF. REPCIUC SILVIAGRUP ŞCOLAR “REGINA MARIA”, DOROHOI

De ce hidrogenul???Hidrogenul poate stoca energie tot aşa cum produsele petroliere stochează energie.Sursa primară de energie poate fi orice sursă reutilizabilă, de exemplu a văntului, biomasei sau

altele, dar avantajele utilizării hidrogenului ca mediu de stocare este că se poate utiliza energia stocată de acesta pentru aplicaţii mobile (auto, aviaţie).

Hidrogenul este incolor, inodor, neotrăvitor, este de 14.4 ori mai uşor decât aerul, greutatea specifică fiind de 0.09 g/l, se condensează la -252.77° C, iar greutatea specifică a hidrogenului lichefiat este de 71 g/l ceea ce îi conferă cea mai mare densitate de energie pe unitatea de masă între toţi combustibilii şi purtătorii de energie: 1 kg de hidrogen conţine la fel de multă energie ca şi 2.1 kg de gaze naturale sau 2.8 kg petrol. Densitatea de energie pe unitate de volum a hidrogenului lichefiat este un sfert din cea a petrolului şi o treime din cea a gazelor naturale.

Avantaje ecologiceArderea hidrogenului în motoare cu combustie internă sau turbine de gaze produce emisii

neglijabile de noxe. În procesul de generare a energiei din hidrogen singurul produs de reacţie este apa distilată.

Obţinere Hidrogenul nu poate fi găsit în natură în stare pură, deci nu poate fi exploatat la fel ca petrolul sau

cărbunele. Oamenii de ştiinţă îl numesc „purtător de energie secundar” deoarece trebuie extras din compuşi chimici. În prezent, tot mai mulţi producători vin cu alternative la combustibili clasici, care devin scumpi şi afectează mediul.În industrie există o dispută între cei care susţin maşinile care se încarcă la priză şi cele pe baza de celule de combustibil, care generează energie electrică, folosind hidrogen.

Indiferent de sursa din care extragem hidrogenul, este nevoie de un proces de obţinere şi acesta presupune un consum de energie. Marele avantaj este că pentru generarea hidrogenului nu este strict necesar să utilizăm energie provenită din combustibili fosili.

Doi oameni de ştiinţă canadieni au conceput un proiect destinat să eficienteze economic generarea de hidrogen în faşa combustibililor fosili, combinând energia eoliană cu cea atomică. În sistemul propus de ei, centralele nucleare sunt combinate cu turbine eoliene, iar hidrogenul e produs în interiorul unor celule electrolitice.

Cercetătorii americani au descoperit o metodă de a „dresa” anumite tipuri de alge, astfel încât ele să elimine, în mod natural, cantităţi sporite de hidrogen : „Hidrogenul produs de alge prin fotosinteză este, în mod garantat, cel mai ieftin şi mai eficient combustibil regenerabil “, David Tiede, cercetător principal al Departamentului energiei, din SUA.

Electroliza – metoda principală de obţinere a hidrogenului

Producerea şi stocarea energiei electrice, vitală pentru întreaga omenire, este o preocupare permanentă atât la nivel industrial cât şi în studiile de laborator. Finalitatea acestora din urmă constă în creşterea randamentului instalaţiilor utilizate şi, în aceeaşi măsură, reducerea impactului negativ asupra mediului. Actualul sistem energetic trebuie înlocuit cu unul nepoluant şi accesibil în privinţa costurilor pe care le implică.

Poluarea, efectul de seră, ploile acide, reducerea stratului de ozon, fumul, radiaţiile, îmbolnăvirile sunt cele mai importante consecinţe produse de actulalul sistem energetic.

Astfel, efectul de seră a produs creşterea temperaturii pământului datorită utilizării masive a lemnului, cărbunelui, gazelor naturale şi a petrolului, deoarece produsul secundar al combustiei este CO2.

Domeniul vehiculelor este una din marile probleme de poluare actuale. De aceea s-a căutat rezolvarea cât mai rapidă a acestei probleme. Astfel s-a ajuns la concluzia ca hidrogenul reprezintă combustibilul ideal deoarece:

Emisia oxizilor de azot este cu 90% mai mică; Motorul cu hidrogen consumă mai puţin decât cel cu ardere internă şi permite demaraje mult mai

uşoare; Preţul unui astfel de motor va fi egal cu cel al motorului pe benzină.

Pentru a trece la sistemul energetic bazat pe hidrogen există mai multe metode: Încălzirea directă; Metoda termochimică; Metoda electrolitică; Metoda fotovoltaică;

Metoda electrolitică este cea mai studiată şi elaborată în prezent. Această metodă utilizeaza curentul electric pentru a separa hidrogenul de oxigen şi aceasta o face, într-o oarecare măsură, ineficientă. Din acest motiv cercetările se axează pe reducerea consumului de energie electrică. Procesul de electroliză a apei, trebuie studiat din punct de vedere al evoluţiei oxigenului şi hidrogenului la anod, respectiv, catod. Importantă este, în principal, reducerea supratensiunii la ambii electrozi pentru a creşte eficienţa procesului în ansamblu.

Metoda electrolizei este, totusi, cea care va sta la baza sistemului energetic bazat pe hidrogen.

ElectrolizaÎn soluţiile de electroliţi, atât timp cât nu circulă un curent electric,

ionii electroliţilor au mişcări dezordonate, asemănătoare mişcării moleculare dizolvantului. Dacă, însă, în electrolit se introduc doi electrozi conectaţi la polii unei baterii electrice sau la un acumulator, electrodul pozitiv şi cel negativ introduşi în soluţie exercită asupra ionilor de semn contrar forţe de atracţie sub influenţa cărora mişcarea dezordonată a ionilor se transformă într-o mişcare dirijată. Electroliza este fenomenul de dirijare a ionilor spre electroliţi sub acţiunea curentului electric şi descărcarea lor şi se efectuează într-un aparat numit electrolizor sau voltametru.

O instalaţie de electroliză este compusă din: sursa de curent continuu, cuva cu electrolit, cei doi electrozi. Anodul este legat la polul pozitiv (+), iar catodul la polul negativ (-). La catod are loc descărcarea cationilor care acceptă electronii cedaţi de sursa de curent continuu, aici având loc procesul de reducere. La anod se vor descărca anionii, într-un proces de oxidare.

Electroliza este un proces redox nespontan, întrucât energia este furnizată din afară.Substanţele rezultate prin electroliză apar numai la electrozi şi nu în spaţiul intermediar, ceea ce

dovedeşte că neutralizarea sarcinilor electrice pe care le poartă ionii se face numai la electrozi.

Electroliza apei – metoda de obţinere a hidrogenului

Această formă de obţinere a hidrogenului a fost evidenţiată pentru prima dată de chimistul german Johann Wilhelm Ritter în jurul anului 1800 şi se pare ca pe termen lung este singurul procedeu raţional, deoarece în cursul procesului nu se emite CO2.

Experimental s-a constatat că prin electroliza apei acidulate se obţine hidrogen şi oxigen. Se folosesc electrozi confecţionaţi din Pt sau cărbune. Dacă apa este acidulată cu H2SO4 au loc următoarele procese chimice la cei doi electrozi:

H2SO4 + 2 H2O = 2H3O + SO42-

4H2O = 2H3O+ + 2HO-

A (+): SO42- C (-): 2H3O+

HO- 2H3O+

A (+): 2HO- - 2e- = H2O + ·O··O· = ½ O2

C (-): 2H3O+ + 2e- = 2H2O + 2H· 2H· = H2

În soluţie rămân ionii: 2H3O+ + SO42-.

La valori mici ale tensiunii aplicate, hidrogenul şi oxigenul care se formează în stare de gaz nu se desprind de electrozi. Astfel, la catodul celulei de electroliză se acumulează hidrogen molecular în stare de gaz, formând electrodul de hidrogen, iar la anodul celulei de electroliză se acumulează oxigenul în stare de gaz, formând electrodul de oxigen.

Hidrogenul sub forma de gaz, poate fi transportat prin conducte. Dar el poate fi păstrat, de asemenea, fie în rezervoare subterane, sub forma de gaz, fie sub formă solidă, sau ca hidruri. În acest mod problema stocării energiei devine mai simplă.

Hidrogenul este utilizat la consumatori, rezultatul fiind vapori de de apă care apar în urma arderii lui. Vaporii se ridică în atmosfera iar apoi condensează, căzând din nou pe pământ în apa mărilor şi a oceanelor. Deci, în afară de faptul că hidrogenul permite stocarea energiei evită poluarea atmosferei.

Se preconizează că energia electrică necesară producerii hidrogenuluişi oxigenului în celulele de electroliză va proveni din energia nucleară sau prin conversie directă din energie solară.

Hidrogenul permite utilizarea energiei provenite din surse regenerabile, jucând rolul unui combustibil pentru autovehicule sau combustibil în care produc energie electrică sau termică. În privinţa mijloacelor de transport, hidrogenul poate servi drept combustibil pentru aproape orice autovehicul astfel: hidrogenul poate arde în motoarele convenţionale în locul benzinei şi poate fi utilizat în baterii FC care generează energie electrică pentru maşinile cu motor electric. Avantajele acesteia din urmă sunt: pe ţeava de eşapament nu iese decât apa!, nu există zgomot şi vibraţii ca la motorul cu ardere internă!, motoarele electrice au randament mai bun, deşi se reduce consumul de energie!, zgomotul este mult redus la demaraje, deci poluarea fonică a oraşelor va fi mult mai redusă.

Grupul BMW cercetează şi dezvoltă de zeci de ani motoare alimentate cu hidrogen. Tehnologia BMW foloseşte hidrogenul lichid drept combustibil pentru motoarele cu ardere internă.În septembrie 2004, BMW şi-a demonstrat stadiul avansat în dezvoltarea tehnologiei pe bază de hidrogen prin stabilirea a nouă recorduri mondiale pentru maşini alimentate cu hidrogen, cu modelul BMW H2R. Acest prototip unic este dotat cu un motor de 6 litri V12 care dezvoltă o putere de 285 de cai.

Aproape 7,8 milioane de tone de hidrogen sunt produse în Statele Unite astăzi, destul pentru a propulsa între 20 şi 30 de milioane de automobile sau între 5 şi 8 milioane de case. Aproape toată această cantitate este utilizată în rafinare, tratament de metale şi industria alimentară. Cea mai mare parte de hidrogen este produs în doar trei state: California, Louisisna şi Texas.

Administraţia Naţională a Aeronauticii şi spaţiului NASA este principalul utilizator de hidrogen ca şi combustibil; a folosit hidrogenul ani de-a rândul în programul spaţial. Hidrogenul lichid ridică naveta spaţială pe orbită. Bateriile pe hidrogen – aşa-numitele pile de combustie – alimentează sistemul electric al navetei.

Evaluând efectele trecerii economiei mondiale la sistemul energetic bazat pe hidrogen, se constată că:* poluarea mediului prin producerea energiei nu va mai fi o problemă; * toate naţiunile vor putea dispune de suportul tehnic pentru a produce energia necesară în limitele propriilor graniţe; * transportul de mărfuri şi de persoane va fi mai uşor de efectuat şi mai ieftin de întreţinut;

* resursele economice, financiare, intelectuale destinate azi obţinerii de energie şi soluţionarii problemelor ecologice de mediu vor fi orientate către soluţionarea, spre binele omenirii, a altor sarcini productive. Viaţa va deveni mai bună; * economia hidrogenului va determina transformări industriale comparabile cu cele produse în industrie de microelectronică;* economisirea zilnică a zeci de milioane de litri de combustibil va avea un impact deosebit asupra industriei în general şi a industriei petrochimice în special; * generalizarea utilizării hidrogenului ar putea avea efect şi asupra preţului mondial al petrolului prin reducerea consumului la nivelul capacitatilor extrase de O.P.EthanCharity * economia hidrogenului ar putea avea şi unele implicaţii nedorite în ceea ce priveşte stabilitatea politică şi dezvoltarea globală;

În viitor se estimează că numărul maxim de maşini care vor funcţiona cu hidrogen şi care vor rula pe străzile SUA în 2020 va fi de 2 milioane. Până în 2023, preţul celulelor cu hidrogen va fi sensibil egal cu cel al combustibilului convenţional.

Bibliografie:1. Viorel Mihailă, Mariana Moraru, Gheorghe Cantemir: “Compendiu de chimie”, Editura Teora, 2003.2. I. Risavi, I. Ionescu: “Chimie şi probleme de chimie”, Editura Tehnica, 1971.3. Viorica Horga, Cora Rădulian, “Enciclopedia ştiinţa”, Editura Teora.4. Meltzer V., “Termodinamică chimică”, Editura Universităţii, Bucureşti, 2007.5. Murgulescu, I. G, Oncescu, Segal, E.: “Introducere în chime fizică” (vol. II, 2. Cinetica chimică şi

cataliza), Ed. Academiei, Bucureşti, 1986.

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITORGABRIELA LICHIARDOPOL

INSPECTORATUL SCOLAR AL MUNICIPIULUI BUCURESTIIULIANA MUSTAŢĂ

GRUP SCOLAR “DOAMNA STANCA”- BUCURESTI

Contextul energetic actual şi în perspectivă, resursele energetice şi consumatorii, specificul ţării precum şi Politica Comunitară impun tuturor tarilor europene o politică energetică elastică şi multivalentă în domeniul resurselor energetice. Sistemul energetic românesc merge pe un drum lung, de la modelul integrat pe verticală în care responsabilitatea pentru livrarea energiei electrice revenea în exclusivitate RENEL, către un sistem descentralizat, caracterizat de descentralizarea atat a producerii cât şi a transportului,Energia evidenţiază profunzimea legăturilor între problemele globale şi locale, a modelelor industriale şi a costurilor energetice, de instabilitate şi conflicte pentru controlul resurselor şi al preţurilor. Energia electrică în lume, în prezent, este produsă astfel: 39 % din cărbune, 18% din energie nucleară, 17 % din energie regenerabilă (vânt, apă), 16 % din gaz (sursa : Statistical Review of World Energy 1999) . În Uniunea Europeană diviziunea energetică este următoarea: 35 % nucleară, 34 % cărbune, 14% regenerabilă,9% gaz, 8% petrol.

Pe viitor se prevede o scădere continuă a acestor resurse ajungâdu-se până la epuizarea totală a zăcămintelor. În anii ’90 experţii prevedeau că petrolul, în cantităţile în care se exploatează în zilele noastre, va mai alimenta consumul mondial încă 43 de ani. Rezervele de gaze naturale vor fi suficiente pentru încă 66 de ani, iar cele de cărbune pentru încă 236 de ani, dacă extracţiile se menţin la cotele actuale. Aceste previziuni sunt relative deoarece ratele de extracţie sunt variabile şi mereu se descoperă noi şi noi zăcăminte. Odată cu diminuarea resurselor energetice inepuizabile, costul lor va creşte şi astfel se recurge la noi surse de energie, cum ar fi energia produsă de hidrocentrale, energia nucleară şi alte surse asupra cărora se mai efectueză încă cercetări. Cercetările se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, cât mai puţin poluante şi cât mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc.

Relativa nerentabilitate a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie.

Energia solară este folosită în unele state cum ar fi Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuinţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea sateliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc. .

S-a demonstrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solară, aceasta oferă siguranţa si acurateţea cea mai mare. Soarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pământ in 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri.

In multe gospodarii, energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui incalzeste apa rece care curge prin panourile plate, închise, numite colectoare. Acestea functioneaza ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pentru. a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care să permită absorbirea unei cantităţi cât mai mari de energie.

Energia eoliană este energia continută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa pământului. Exploatată, ea poate fi transformată în energie mecanică pentru pomparea apei, de exemplu, sau măcinarea grâului, la mori ce functionează cu ajutorul vântului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vânt moderne transformă energia eoliană, ce învârte rotorul, în energie electrică.

Energia eoliană a fost exploatată pe uscat de când prima moară de vânt a fost construită în vechea Persie in secolul VII. De atunci morile de vânt sunt folosite pentru măcinarea grâului, pomparea apei, tăierea lemnului sau pentru furnizarea altor forme de energie mecanică. Însă exploatarea pe scară largă a apărut abea in secolul XX, odata cu apariţia “morilor de vânt” moderne – turbinele de vânt ce pot genera o energie de 250 până la 300 de kilowaţi. Energia eoliană e o sursă de putere electrică promiţătoare în viitor datorită ecologităţii si infinităţii sale. Totuşi, pentru că viteza vântului variază în timpul zilei, sezonului sau anilor, energia generată de vânt e o resursă intermitentă. In zonele de pe glob cu actiune puternică a vântului turbinele actionează în jur de 60% din timpul anului. Chiar şi aşa vântul poate fi insuficient pentru ca turbinele să funcţioneze la capacitate maximă. Cu toate acestea tehnologia a reuşit

să-şi adapteze creaţiile îmbunătăţindu-le şi producând şi alte tipuri de turbine ce folosesc acest tip de energie.

Turbinele eoliene clasice, functionează pe acelaşi principiu ca şi morile de vânt din antichitate: palele unei elice adună energia kinetică a vântului pe care o transformă în electricitate prin intermediul unui generator. O turbină eoliană este un dispozitiv ce transformă mişcarea kinetică a palelor unei elice în energie mecanică. Dacă această energie mecanică este apoi transformată în electricitate avem de-a face cu un generator alimentat cu vânt/convertor de energie eoliană. Termenul care s-a împroprietărit însă este “turbina eoliană”.Impropriu denumite, centralele eoliene sunt, ferme de turbine eoliene, ce sunt conectate la reţeaua de distribuţie a curentului. In componenţa unei centrale eoliene nu intră doar turbinele ci si redresoare de curent, transformatoarele şi corectoare ale factorului de putere al curentului. In amplasarea centralelor eoliene se ţine cont de valoarea vântului în zonă, preţul terenului, impactul vizual şi impactul asupra structurilor din vecinatate şi apropierea de reţeaua de distribuţie a curentului.

Tipuri de turbine eoliene

Turbine cu axa orizontală – rotorul şi generatorul de curent sunt poziţionate în vârful turnului şi trebuie aliniate pe direcţia vântului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul unei aripioare, iar cele mari folosesc senzori şi servomotoare pentru a se alinia pe direcţia vântului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontală au şi o cutie de viteze care transformă mişcarea de rotaţie lentă a palelor într-una mai rapidă, necesară pentru a creşte eficienţa generatorului de curent.

Deoarece turnul produce turbulenţe aerodinamice în urma sa, rotorul turbinei este poziţionat în faţă. Palele turbinei sunt rezistente pentru a nu fi îndoite şi împinse în turnul pe care sunt instalate de vânturile puternice. În plus, palele sunt depărtate de turn şi uşor înclinate.Există şi turbine cu axa orizontală cu rotorul plasat in spatele turnului. Astfel de turbine au avantajul că palele elicei se pot îndoi, reducând suprafaţa care se opune vântului la viteze mari şi nici nu trebuie orientate în direcţia vântului, acest lucru făcându-se automat datorită construcţiei. Din cauza turbulenţelor îinsă majoritatea turbinelor cu axa orizontală au rotorul plasat în faţa turnului.

Turbine cu axa verticală – generatorul şi toate componentele mai sofisticate sunt plasate la baza turnului, usurând astfel instalarea şi mentenanţa. Principalele tipuri sunt: Darrieus, Gorlov, Giromill şi Savonius.

Compania multinaţională de materiale pentru construcţie, CEMEX, a inaugurat în oraşul Oaxaca din Mexic cea mai mare fermă eoliană din lume. Acest proiect cuprinde 167 de turbine eoliene, cu o capacitate de 1,5 MW fiecare, în total 250 MW. Aproximativ 6 milioane de tone de emisii de dioxid de carbon vor fi reduse în următorii 10 ani, ajutând foarte mult în combaterea schimbărilor climatice.

Totodată, o altă companie din Mexic pe nume Wal-Mart a instalat pe acoperişul unuia dintre magazinele sale, un sistem solar de 174 KW. Aproape în fiecare zi apar alte invenţii ecologice şi din ce in ce mai multe companii instalează sisteme solare şi eoliene, ajutând foarte mult la reducerea emisiilor. Va veni vremea când aceste sisteme vor ajunge şi în ţara noastră deoarece este inevitabil.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Turbine_aalborg.jpg

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Darrieus-windmill.jpg

Funcţionarea unui sistem ce foloseşte energie eoliană

Un sistem modern ce alimentează o locuinţă folosind energie eoliană funcţionează după urmatorul principiu: o turbină este instalată în vârful unui turn înalt (pentru a avea acces direct la curenţii de aer, fără interferenţe din partea clădirilor de la sol), colectează energie cinetică de la vânt, pe care o transformă în electricitate folosind un sistem de conversie. O locuintă tipică este deservită de o turbină eoliană şi de un furnizor de electricitate local.

Dacă viteza vântului este mai mică decât o valoare constructivă de la care turbina eoliană produce current, atunci locuinţa este alimentată de la reţeaua electrică. Pe masură ce viteza vântului creşte, energia electrică furnizată de turbina eoliană alimentează locuinţa. Dacă nu există consumatori pentru această energie ea este introdusă în reţeaua electrică şi vândută furnizorului local.

În situaţia în care nu există un furnizor local de electricitate sau nu se poate introduce curentul produs de turbina eoliană în reţeaua electrică există opţiunea înmagazinării curentului suplimentar în baterii pentru utilizarea ulterioară. Bateriile (de 12V, 24V, 48V etc) sunt conectate la un inversor care transformă curentul la voltajul electronicelor şi electrocasnicelor din casă, adică 220V.

In funcţie de complexitatea sistemului mai putem adăuga un controller, un contor (pentru a vedea producţia instantanee de curent sau producţia pe o perioadă predefinită) şi un circuit ce întrerupe transferul de curent de la turbină când bateriile sunt pline şi nu există consum în locuintă. În zonele cu vânturi puternice este necesar şi un sistem de oprire a turbinei, pentru a preveni deteriorarea acesteia.

Europa este continentul care produce cea mai mare cantitate de energie folosind puterea vantului.

Energia eoliană la nivel global

Energia eoliană este sursa de energie care creşte ca aport procentual cel mai mult. Pe ultimii zece ani vorbim de o medie de aproximativ 29% creştere anuală (anul 2005 a înregistrat o creştere record de 43%). Datorită iminenţei crizei combustibililor şi efectelor alarmante ale încălzirii globale este de aşteptat ca aceste cifre să crească în cazul energiei eoliene. Europa este continentul care produce cea mai mare cantitate de energie folosind puterea vântului.

Pentru anul 2010, World Wide Energy Association se aşteaptă ca la nivel mondial să se producă 160 GW de electricitate folosind energie eoliană. Ţara cu cel mai mare procent de electricitate provenit din energie eoliană este Danemarca, cu aproximativ 20%, iar ţara care produce cea mai mare cantitate de energie este Germania, cu 38.5 TW în 2007. Pe continentul nord american lucrurile se mişcă mai greu, dar se mişcă în direcţia corectă, statele din SUA ce produc cantitaţi însemnate de curent folosind energia eoliană fiind Texas şi California. Pe locul patru la nivel mondial se situează India cu 6270 MW in 2006. India este totodată şi unul dintre cei mai mari producători de turbine eoliene.

La nivel individual turbinele eoliene sunt folosite cu precădere de locuinţele din zonele izolate, unde nu ajunge reteaua de curent electric sau se doreşte scăderea costului facturilor la electricitate. Din păcate, predictibilitatea scăzută a cantităţii de energie ce poate fi produsă face necesară folosirea energiei eoliene în conjuncţie cu alte mijloace de furnizare a electricităţii.

Dezvoltarea tehnologică a turbinelor va duce la scăderea costurilor de producere a curentului provenit din energie eoliană, acesta fiind principalul factor motivant pentru folosirea unei surse de energie alternative. In 2006 în SUA costul unui megawatt de electricitate produs din energie eoliană se ridica la 55.8$, mai mare decât cei 53.1$ pentru un megawatt produs din carbune şi 52.5$ pentru un megawatt produs din gaze naturale. Printre avantajele turbinelor eoliene se numără costurile de întreţinere relativ scăzute şi costul marginal scăzut.

GE Energy (o divizie a General Electric) va începe în curând livrările a 139 de turbine eoliene pentru construirea unei ferme eoliene în Dobrogea, regiunea Fântânele. Puterea totală estimată a fermei eoliene va fi de 347,5 MW, clasificând astfel proiectul ca unul din cele mai mari din Europa. Construcţia fermei propriu zise va avea loc începând cu luna aprilie 2009, data intrării în funcţiune fiind decembrie 2009.

turbine eoliene cu impact minim asupra mediului, plasate pe. acoperişurile clădirilor

Fiind deja montate la o inalţime respectabilă, aceste turbine au costuri de instalare şi întreţinere reduse, nemai necesitând un turn în vârful cărora să fie amplasate.

Turbinele eoliene verticale sunt un tip de turbine ce au ca avantaje principale independenţa faţă de direcţia vântului şi spaţiul ocupat redus (dacă înâlţimea nu este o problemă). Windspire este cel mai nou model de turbină eoliană verticală al Mariah Power ce poate fi cumpărată la un preţ de aproximativ 4000 $. Windspire se laudă cu funcţionarea eficientă şi în condiţtiile de vânt moderat, mărind astfel aria geografică unde turbina eoliană poate fi instalată. La un vânt mediu de 17 Km/h Windspire poate produce aproximativ 1800 KWh ora pe an.

Alte avantaje constau în designul integrat, care cuprinde generatorul de electricitate, inversorul de curent şi kitul de monitorizare wireless. Rotorul a fost special proiectat pentru a funcţiona silenţios, adresând astfel una din problemele de bază al turbinelor eoliene. La costurile iniţiale se mai preconizează în jur de 1000 $ pentru instalare.

Bibliografie1. Preda, Gh., ş.a. Utilizarea eficientă a resurselor energeticeşi materiale. S.C. Romcartexim S.A., Bucureşti, 1998.2. www.resurse alternative de energie

http://www.resurse/

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR PROF. MANDA CONSTANŢA

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC SLATINA - OLT

Omul este în acelaşi timp creaţie şi creator al mediului său înconjurător, care îi asigură existenţa fizică şi îi oferă posibilitatea unei dezvoltări intelectuale, morale, sociale şi spirituale. În lunga şi laborioasa evoluţie a speciei umane pe Pământ, a sosit momentul când, datorită progreselor tot mai rapide ale ştiinţei şi tehnicii, omul a dobândit puterea de a transforma mediul său înconjurător în nenumărate feluri şi pe o scară fără precedent. Cele două elemente ale mediului său înconjurător, elementul natural şi acela creat de el însuşi, sunt indispensabile bunăstării lui şi folosirii depline a drepturilor sale fundaamentale, înclusiv dreptul la viaţă.

Exemplele de daune, de distrugere şi de devastare provocate de om se înmulţesc sub ochii noştri în numeroase regiuni ale globului, se constată niveluri periculoase de poluare a apei, a aerului, a pământului şi a fiinţelor vii; perturbări profunde şi regretabile ale echilibrului ecologic al biosferei, distrugerea şi epuizarea unor resurse de neînlocuit, în sfârşit grave deficienţe care sunt periculoase pentru sănătatea fizică, mintală şi socială a omului în mediul înconjurător creat de el şi în special în mediul său de viaţă şi muncă.

Omul trebuie să facă mereu bilanţul experienţei sale şi să continue să descopere, să inventeze, să creeze şi să avanseze folosind surse regenerabile: energia solară, energia eoliană, hidroenergia, biomasa şi energia geotermală.

România are un potenţial energetic ridicat de biomasă rezultată din următoarele categorii de combustibil: reziduri din exploatări forestiere şi lemn de foc, deşeuri de lemn-rumeguş, deşeuri agricole rezultate din cereale, biogaz şi reziduri menajere urbane.

Persoanele fizice şi asociaţiile de locatari vor fi încurajate, să renunţe la vechile forme de producere a apei calde de tipul boilerelor, pentru a recurge la energii mai puţin poluante utilizând panouri solare, reducerea costurilor de energie prin izolarea locuinţelor.

Principala problemă în utilizarea energiei solare o constituie depozitarea, proces scump şi ineficient dar inspiraţi de procesul fotosintezei, cercetătorii au dezvoltat un nou tip de catalizator din cobalt, fosfat şi un electrod. Când catalizatorul este pus în apă şi electrodul este alimentat cu curent electric se produce oxigen un alt catalizator fiind folosit pentru a produce hidrogen ce pot fi apoi combinate într-o incintă de alimentare care să producă energia electrică.

Cei ce deţin panouri solare le vor putea folosi ca şi până acum, ziua pentru a-şi alimenta cu energie casa şi în acelaşi timp vor folosi energia solară pentru a obţine hidrogen şi oxigen din apă. Noul catalizator funcţionează la temperatura camerei, în apă cu pH-ul neutru, cercetătorii asigurându-ne că este uşor de implementat iar folosirea metodei se va generaliza.

Convertirea energiei solare prin module fotovoltaice, un proiect ambiţios ducând la construirea de centrale solare capabile să genereze 18MW suficientă energie pentru alimentarea a 9200 locuinţe.

Spre deosebire de panourile fotovoltaice cele termice se bazează pe captarea razelor de soare cu ajutorul oglinzilor care încălzesc petrolul din ţevile ataşate până la 370 oC, transformând apa într-o forţă ce învârte o turbină electrică. O altă direcţie o constituie dezvoltarea producţiei de biocombustibil-etanol sau convertirea dejecţiilor umane în gaz metan.

Bio-dieselul este un combustibil ecologic folosit pentru autovehicule în loc de motorină şi produs din ulei de plante (rapiţă, floarea soarelui). Se foloseşte la toate tipurile de motoare diesel din ultimele generaţii şi poate fi amestecat cu motorină. Dezavantajele în cazul folosirii exclusive de bio-diesel constau în faptul că performanţele de rulare a autovehiculului pot fi mai mici este însă avantajoasă reducerea cu aproape 90% a emisiei de dioxid de carbon.

Utilizarea centralelor cu ciclu combinat cu gazificare integrată a cărbunelui foloseşte în locul gazului natural un gaz de sinteză. Acesta este obţinut în urma gazificării cărbunelui într-o atmosferă de oxigen sau aer în prezenţa vaporilor de apă.

Acest proces de gazificare face posibilă curăţarea păcurii şi conversia în combustibili uşori, acest sistem folosind o cantitate mult mai redusă de apă decât cea utilizată de instalaţiile tradiţionale cu cărbune pulverizat.

Potrivit ultimelor estimări ciclul combinat cu gazificare integrată a cărbunelui permite o eficientizare energetică de aproximativ 45%.

China, Statele Unite şi Spania au cel mai mare potenţial de creştere a producţiei de energie eoliană, SUA este prima ţară din lume după numărul de turbine eoliene instalate, pe locul doi se află Germania dar rămâne ţara cu cea mai mare piaţă de energie eoliană din lume.

Creşterea preţului la gazele naturale şi limitările de emisii poluante ar putea transforma energia solară în sursa cu cel mai rapid ritm de creştere în următorul deceniu.

Prin producţia combinată de energie termică şi mecanică utilizând un singur combustibil, cogenerarea este folosită pentru diverse aplicaţii, de la antrenarea alternatoarelor la producerea de electricitate, de la producerea simultană de căldură şi frig pentru trigenerare.O instalaţiede cogenerare produce simultan energie electrică şi termică cu un randament superior celui al centralelor electrice şi de încălzire separate, permiţând realizarea unei economii de energie primară de la 10% până la 20%, înlocuirea şi fiabilizarea alimentării electrice obişnuite, reducerea emisiilor prin substituirea gazului natural cu alţi combustibili.Cogenerarea îşi găseşte aplicaţii în principal în servicii(spitale, clinici, aeroporturi, birouri), regii şi reţele de încălzire, industrii ce utilizează apă caldă, abur, aerul cald sau sere.

Activitatea eoliană şi producerea de electricitate plecând de la gazeificarea biomasei dovedesc preocuparea faţă de mediul înconjurător, centralele de biomasă putând funcţiona pe bază de lemn şi derivate conexe (scoarţă, surcele), reziduri agricole (coji de orez, de cafea, păstăi de cacao, paie), făină animală, sedimente şi compost, deşeuri energetice (pneuri, covoare, mochete).

Potrivit reglementărilor în domeniu, vor avea prioritate pentru obţinerea avizelor pentru eoliene acei operatori care deţin şi capacităţi de reglaj, în condiţiile în care sursa eoliană este fluctuantă.

Pentru a-i da mamei sale posibilitatea să facă duş oricând, un chinez a inventat panoul pentru energie solară făcut din sticle de bere şi furtunuri. Ma Yanjun, un tâmplar din satul Qiqiao a construit un panou din sticle de bere întinse pe o planşetă, pe rânduri, legate între ele cu furtunuri, apa rece trecând prin sticlele încălzite de la soare. El a mai spus că va mai construi o baie publică pentru consătenii săi, atunci când va avea destui bani ca să cumpere o cantitate mare de bere.

O fabrică Frito-Lay din California a început producerea SunChips-urilor utilizând energia solară. Gazul metan, provenit de la o groapă de gunoi din regiune, va crea abur prin intermediul a două

furnale pentru fabrica Waco a companiei Mars, firma economisind 600000 de dolari pe an din costurile pentru energie. Compania Mars produce dulciuri, dar şi mâncare pentru animale.

Într-un câmp deşertic din California peste 550000 de oglinzi reflectă razele soarelui şi produc energie electrică, adevărata fabrică întinsă pe aproape 1000 hectare foloseşte soarele pentru a alimenta cu energie peste 112500 de case din California de Sud.

Producătorul cunoscutelor branduri de băuturi Johnie Walker, Tanqueray şi Smirnoff intenţionează să construiască o instalaţie bioenergetică în cadrul celei mai mari distilerii din Scoţia, ce va genera energie regenerabilă provenită dintr-un amestec de resturi de grâu, orz, drojdie şi apă produs în timpul distilării.

UE ar trebui să creeze o piaţă energetică unică, interconectarea reţelelor de energie electrică şi a celor de gaze naturale din Europa ar contribui la securizarea energetică a continentului.

Pe termen lung se estimează că numărul locurilor de muncă vor creşte astfel mai mulţi oameni vor fi angajaţi nu numai în producerea de turbine eoliene sau panouri solare, dar şi în instalarea, operarea şi mentenanţa echipamentelor.

BIBLIOGRAFIEStelian ŢURLEA - S.O.S.! natura în pericolRevista ENERGIA, RESURSE, CONVERSIE ŞI EFICIENŢĂ ENERGETICĂ

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR. MODALITATI DE APLICARE

PROFESOR: MERLAN CARMENCOLEGIUL TEHNIC „INDEPENDENTA’’ SIBIU, JUD.SIBIU

Energia este folosită pentru a alimenta maşini industriale şi vehicole, pentru a încălzi şi răcori birouri şi cămine şi pentru consumul casnic. Cea mai des întâlnită formă de energie înainte de “Revoluţia Industrială” din sec al XVIII-lea era energia termică, a cărei sursă principală era lemnul. În ţările în curs de dezvoltare lemnul uscat este încă o importantă sursă de energie termică. Odată cu dezvoltarea ţărilor sărace, locul lemnului este luat de cărbuni, petrol şi gazele naturale substanţe cunoscute sub numele de combustibili fosili. În sec. al XIX-lea cărbunele a devenit sursa principală de energie în ţările aflate în curs de industrializare. Trenurile, vapoarele erau alimentate cu cărbune şi cocs, obţinut prin arderea cărbunelui la temperaturi foarte ridicate, fiind folosit şi în prelucrarea fierului şi a oţelului. Datorită problemelor ridicate de transportul cărbunilor în primii ani ai revoluţiei industriale, oraşele industriale se dezvoltau mai ales în jurul bazinelor carbonifere, cum ar fi: Selby şi Cardiff din Ţara Galilor. Odată cu apariţia petrolului şi a gazelor naturale, care erau mai uşor de transportat industria se putea dezvolta oriunde. Actualmente 90% din energia destinată populaţiei este furnizată de combustibilii fosili, restul fiind acoperit de energia nucleară şi energia produsă de hidrocentrale. Cărbunele este încă folosit în industria prelucrătoare de oţel şi pentru producerea de energie electrică în toate statele lumii. Deoarece este foarte poluant, producând ploi acide şi efect de seră folosirea sa în unele ţări ale lumii tinde să fie înlocuită cu gazul natural, care este mai ieftin şi mai puţin poluant. După anul 1990 producţia de cărbune a început să crească din nou datorită apariţiei filtrelor care reduc poluarea. Mai importantă este dezvoltarea ţărilor, mai ales a celor din America Latină, şi din Asia, ceea ce a dus la o continuă creştere a cererii de cărbune. Spre exemplu Japonia este cel mai mare importator de cărbune din lume şi China este lider mondial atât în producere cât şi în consumul de cărbune. În anii 1990 cărbunele furniza aproximativ 28% din energia mondială, gazele naturale 21% şi petrolul 40%. Aproape jumătate din producţia mondială de petrol era folosită în transporturi, rafinăriile furnizând 97% din combustibilul folosit în transport. Combustibilii fosili nu sunt surse de energie nelimitate sau uşor regenerabile, dar sunt extrase mult mai repede decât se pot forma alte zăcăminte. Pe viitor se prevede o scădere continuă a acestor resurse ajungându-se până la epuizarea totală a zăcămintelor. În anii ’90 experţii prevedeau că petrolul, în cantităţile în care se exploatează în zilele noastre, va mai alimenta consumul mondial încă 43 de ani. Rezervele de gaze naturale vor fi suficiente pentru încă 66 de ani, iar cele de cărbune pentru încă 236 de ani, dacă extracţiile se menţin la cotele actuale. Aceste previziuni sunt relative deoarece ratele de extracţie sunt variabile şi mereu se descoperă noi şi noi zăcăminte. Odată cu diminuarea resurselor energetice inepuizabile, costul lor va creşte şi astfel se recurge la noi surse de energie, cum ar fi energia produsă de hidrocentrale, energia nucleară şi alte surse asupra cărora se mai efectueză încă cercetări. Aproximativ 18% din enrgia mondială este produsă de hidrocentrale. Energia apelor este folosită încă din antichitate fiind transformată de strămoşii noştri cu ajutorul unor roţi în energie cinetică. Centralele hidroenergetice moderne se folosesc baraje şi rezervoare mari care pot fi constuite în ţările în care există cursuri de ape ce trec prin pante abrupte. Barajul Aswan din Egipt adună apa fluviului Nil în lacul Nasser, unul dintre cele mai mari lacuri de acumulare din lume, în timp ce amenajarea terminată în 1972 din munţii “Snowy” este situată într-o zonă din cel mai înalt punct din Australia. Apa este o sursă foarte ieftină şi continuă de energie. Este o sursă nepoluantă de energie, chiar dacă se crede că vegetaţia de pe fundul lacurilor de acumulare produce o mare cantitate de gaze ce contribuie la sporirea efectului de seră. Construirea de baraje duce de multe ori la distrugerea unor ecosisteme aşa cum este cazul barajului Three Gorges de pe fluviul Yangzi din China care va duce la mutarea a peste un milion de oameni până la terminarea acestuia în 2009. O barcă se mişcă pe lacul de acumulare de la Three Gorges, situat pe fluviul Yangzi, al treilea din lume ca lungime 6300 de kilometri. Acesta împarte China în două regiuni: una în Nord,unde se cultivă porumbul şi una în Sud în care se cultivă în principal orezul. Folosindu-se de cercetările asupra bombei atomice din 1945 multe ţări şi-au dezvoltat centrale nucleare, care furnizeză o cantitate uriaşă de energie dintr-o cantitate mică de combustibil. Astăzi energia

nucleară constituie 17% din totalul de enrgie electrică la nivel mondial. În 1996 un raport constata că existau 437 de reactoare în 31 de ţări. Acestea acopereau consumul intern de energie în proporţie de 87% in Lituania, 78% în Franţa, 58% în Belgia şi 53% în Suedia. Centralele nucleare au şi dezavantaje cum ar fi faptul că au nevoie de peste 10 ani pentru a fi construite, costurile de construcţie şi de producere a energiei, deşi variabile de la o ţară la alta sunt foarte mari, şi produc o serie de deşeuri radioactive foarte nocive pentru mediul înconjurător şi pentru oameni. Accidentul nuclear de la Cernobâl din 1986 a umbrit industria producătoare de energie nucleară,provocând proteste în masă, care au dus la închiderea unor astfel de centrale. Un referendum în Suedia din 1980 se pronunţa pentru renunţarea totală la energia nucleară până în 2010. Cercetările se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, cât mai puţin poluante şi cât mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc. Relativa nerentabilitate a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie. Energia solară este folosită în unele state cum ar fi Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuinţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea sateliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc. . Un număr de companii s-au unit după anii ’70 într-o asociaţie multinaţională, ce sprijină valorificarea energiei solare, dar în unele cazuri ajută la plantarea de păduri pentru a încuraja şi folosirea raţională a lemnului ca sursă de energie termică.

ENERGIA SOLARA Soarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pamant. Energia solara care ajunge pe Pamant in 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri. Omul utilizeza intr-o aşa măsura combustibilul pe baza de materie fosiliazata (petrol si cărbune) încât rezervele se vor epuiza in a doua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut ca centrala atomica este o soluţie alternativa, dar gradul sau de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleara de la Cernobal, din 1986. S-a demonstrat ca dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solara, aceasta oferă siguranţa si acurateţea cea mai mare.

RADIATIA SOLARA Atmosfera reflecta aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiaţia solara; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar si aşa aceasta cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale. In zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufi -şurilor, focul izbucnit datorita focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comporta ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solara inca din 400 i.e. n pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticla pline cu apa. In 200 i.e.n ei si chinezii foloseau oglinzi concave in acest scop. In cuptorul solar modern, lumina solara este folosita pentru a găti , o oglinda concava (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. In unele cuptoare solare in loc de oglinda solara se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează si funcţionarea furnalului solar. In Mont Luis, Franta,s-a construit o clădire cu mai multe nivele, ce are o latura acoperita cu oglinzi, astfel încât totalitatea lor sa formeza o uriaşa oglinda concava. Camera de încălzire din focar se poate încălzi pana la 3000 de grade C-la acesta temperatura se topesc majoritatea metalelor-.

CLADIRI INCALZITE DE SOARE Intr-o oarecare măsura fiecare casa este încălzita de Soare dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cat mai bine aceasta sursa de energie gratuita. In multe gospodarii, energia solara se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui incalzeste apa rece care curge prin panourile plate , închise, numite colectoare. Acestea functioneaza ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pentru a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care sa permită absorbirea unei cantitati cat mai mari de energie.

BATERIILE SOLARE Bateriile solare sunt nişte instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Modulul de baterie solara este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Intr-o fotocelula se generează o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule in serie, pentru ca bateria solara sa se poată folosi ca sursa de energie. Fotocelulele sunt nişte placi subţiri din

materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale si la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali functioneaza cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majoritarii ceasurilor cu quartz. Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singura sursa de energie lumina soarelui. Panourile solare care ii acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare elicea.

CURENT FARA RETEA DE TRANSPORT LA DISTANTA In locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizata de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosita pentru încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se intrerupe odată cu lăsarea serii. Pentru a genera curent fotocelulele necesita lumina, nu căldura, de aceea poate funcţiona farul de 360KW al unei piste de aterizare in mijlocul unei pustietati inghetate din Alaska. Inca din anii '60, sateliţii artificiali de comunicare sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansata este staţia cosmica Freedom, care va fi lansata pe orbita in jurul Pamantului probabil la sfarsitul secolului. Aceasta va fi echipata cu 8 panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solara intr-o putere electrica de 75KW. Daca se va realiza proiectul maret al inginerului american dr. Peter Glaser, in sec. XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrica necesara omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, in jurul Pamantului s-ar roti o flota de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solara. Energia generata in fotocelule va fi transformata in microunde iar acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor in energie electrica. Potrivit Biroului European pentru Navigaţie Cosmica, 40 de SPS-uri ar acoperi 1/4 din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene in jurul anului 2040. Exista insa o problema: aceasta radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasare sau om intilnit in cale, care nu s-ar afla intr-o aeronava din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi ca o mare parte a energiei va fi furnizata in viitor de centralele cosmice. ENERGIA EOLIANA Energia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantului. Exploatata, ea poate fi transformata in energie mecanica pentru pomparea apei, de exemplu, sau macinarea graului, la mori ce functioneaza cu ajutorul vantului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vant moderne transforma energia eoliana, ce invarte rotorul, in energie electrica. Egiptenii au fost poate primii care au folosit energia generata de vant atunci cand au navigat pe Nil in amonte, in jurul secolului IV i.Hr. Peste secole vasele cu panze aveau sa domine marile si oceanele lumii, servind in principal transportului comercial, dar si in scopuri militare si stiintifice. Marile imperii ale erei noastre foloseau vasele cu panze pentru a controla si domina marile. Aceste vase cu panze sunt si astazi prezente pe apa, insa sunt construite cu echipamente moderne. Utilizarea lor este, insa, cu totul alta - fie ca vase sportive, fie ca ambarcatiuni de agrement. Energia eoliana a fost exploatata pe uscat de cand prima moara de vant a fost construita in vechea Persie in secolul VII. De atunci morile de vant sunt folosite pentru macinarea graului, pomparea apei, taierea lemnului sau pentru furnizarea altor forme de energie mecanica. Insa exploatarea pe scara larga a aparut abia in secolul XX, odata cu aparitia “morilor de vant” moderne – turbinele de vant ce pot genera o energie de 250 pana la 300 de kilovati. Pentru ca vantul este o sursa de energie curata si interminabila, turbinele de vant sunt instalate in tarile dezvoltate si acolo unde intensitatea vantului permite puterii eoliane sa poata fi exploatata, pentru a suplini sursele traditionale de energie electrica, precum caldura degajata de arderea carbunilor. Imbunatatirile aduse rotoarelor si elicelor, combinate cu o crestere a numarului de turbine instalate, a dus la o marire a puterii energiei eoliene cu circa 150% din 1990. In 1997, de exemplu, piata mondiala a energiei eoliene manipula in jur de 3 miliarde de dolari. Energia eoliana e o sursa de putere electrica promitatoare in viitor datorita ecologitatii si infinitatii sale. Totusi, pentru ca viteza vantului variaza in timpul zilei, sezonului sau anilor energia generata de vant e o resursa intermitenta. In zonele de pe glob cu actiune puternica a vantului turbinele actioneaza in jur de 60% din timpul anului. Chiar si asa vantul poate fi insuficient pentru ca turbi-nele sa functioneze la capacitate maxima. Cu toate acestea tehnologia a reusit sa-si adapteze creatiile imbunatatindu-le si producand si alte ce folosesc acest tip de energie.

Compunerea sistemului:1. Pale- Forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.2. Nacela- Contine generatorul electric asigurand si o protectie mecanica 3. Pilon- Asigura strucura de sustinere si rezistenta a ansamblului superior. 4. Fundatie- Asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian.

Functionarea sistemului eolian: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 multiplicator de viteza care actioneza direct axul central al generatorului electric.Curentul electric obtinut este, fie transmis spre imagazinare in baterii si folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC in cazul turbinelor de mica capacitate , fie livrat direct retelei de curent alternativ ( AC) spre distribui-tori. Conform analistului Axel Eunhoff de la Banca de Investitii Bear Stearns International, in Europa energia provenita din centrale eoliene va ajunge la 65.000 MW, iar sumele necesare investitiilor vor fi 60-70 mld. euro.In urmatorii 8 ani va fi instalata o putere de 110.000 MW in centralele eoliene. Daca acestea s-au dezvoltat pe zonele de coasta, in prezent tendinta este de a construi unitati in interior pentru a furniza energie pentru mii de gospodarii, ferme, mici intreprinderi.Cea mai dezvoltata zona eoliana in Germania este Westfalia - regiunea Sintfeld, unde sunt montate 65 de instalatii cu o capacitate de 180 milioane kWh pe an (adica suficient pentru 50.000 gospodarii).Cel mai mare producator mondial de turbine eoliene este firma Flender GmbH, care livreaza 40% din toate centralele eoliene instalate in lume (Europa, SUA si China).O intreaga industrie s-a dezvoltat pentru fabricarea componentelor, pentru servicii de montaj, intretinere, exploatare.Centralele eoliene actuale au puteri standardizate, incepand de la 100 kW la 5 MW/unitate. Unde este posibil, unitatile sunt cuplate in baterii pentru a obtine puteri mai mari.Industria romaneasca ar putea sa se implice intr-o piata de 60-70 mld.euro (estimata pe 8 ani), putand produce o serie de componente cum ar fi: motoare si generatoare electrice, componente mecanice - arbori grei, stalpi de sustinere, carcase, reductoare, confectii metalice, pe baza de avantaje comparative si competitive.BIBLIOGRAFIE: REVISTA NATIONAL GEOGRAPHIC REVISTA MAGAZIN

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR. ENERGIA HIDRAULICĂ

PROF. MIHĂESCU ELENACOLEGIUL TEHNIC „HENRI COANDĂ″ TÂRGU-JIU, GORJ

Energia hidraulică reprezintă capacitatea unui sistem fizic (apa) de a efectua un lucru mecanic la trecerea dintr-o stare dată în altă stare (curgere). Datorită circuitului apei în natură întreţinut de energia Soarelui, este considerată o formă de energie regenerabilă.

Energia hidraulică este de fapt o energie mecanică, formată din energia potenţială a apei dată de diferenţa de nivel între lacul de acumulare şi centrală, respectiv din energia cinetică a apei în mişcare. Exploatarea acestei energii se face curent în hidrocentrale, care transformă energia potenţială a apei în energie cinetică, pe care apoi o captează cu ajutorul unor turbine hidraulice care acţionează generatoare electrice, care o transformă în energie electrică.

Barajul HooverTot forme de energie hidraulică sunt considerate energia cinetică a valurilor şi mareelor.Istoric

Mineri folosind jeturi de apă în exploatarea auriferă Dutch Flat, California, între 1857 - 1870.Energia hidraulică a fost folosită încă din antichitate. În India se foloseau roţile hdraulice la morile

de apă. În Imperiul Roman morile acţionate de apă produceau fâină şi erau folosite de asemenea la

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imperiul_Roman

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Moar%C4%83_de_ap%C4%83&action=edit&redlink=1


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Roat%C4%83_hidraulic%C4%83&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/India

http://ro.wikipedia.org/wiki/Antichitate

http://ro.wikipedia.org/wiki/Maree

http://ro.wikipedia.org/wiki/Val


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Generator_electric&action=edit&redlink=1


http://ro.wikipedia.org/wiki/Turbin%C4%83_hidraulic%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Hidrocentral%C4%83



http://ro.wikipedia.org/wiki/Lac_de_acumulare

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Energie_poten%C5%A3ial%C4%83&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_mecanic%C4%83




http://ro.wikipedia.org/wiki/Circuitul_apei_%C3%AEn_natur%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Curgere

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lucru_mecanic

http://ro.wikipedia.org/wiki/Apa

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Hoover_dam.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:X-60072.jpg

acţionarea gaterelor pentru tăierea lemnului şi a pietrei. Puterea unui torent de apă eliberată dintr-un rezervor a fost folosită la extracţia minereurilor, metodă descrisă încă de Pliniu cel Bătrân. Metoda a fost folosită pe larg în evul mediu în Marea Britanie şi chiar mai târziu la extracţia minereurilor de plumb şi staniu. Metoda a evoluat în mineritul hidraulic, folosită în perioada goanei după aur din California.În China şi în extremul orient, roţi hidraulice cu cupe erau folosite la irigarea culturilor. În anii 1830, în perioada de vârf a canalelor, energia hidraulică era folosită la tractarea barjelor în sus şi în josul pantelor pronunţate. Energia mecanică necesară diverselor industrii a determinat amplasarea acestora lângă căderile de apă.În zilele de azi utilizarea curentă a energiei hidraulice se face pentru producerea curentului electric, care este produs în acest caz cu costuri relativ reduse, iar energia produsă poate fi utilizată relativ departe de surse.

Fenomene naturale

Râul Snohomish, Washington, în timpul unei inundaţii.Din punct de vedere al hidrologiei, energia hidraulică se manifestă prin forţa apei asupra malurilor

râului şi a bancurilor. Aceste forţe sunt maxime în timpul inundaţiilor, datorită creşterii nivelului apelor. Aceste forţe determină dislocarea sedimentelor şi a altor materiale din albia râului, cauzând eroziune şi alte distrugeri.

Fizica fenomenelorResursa hidroenergetică poate fi evaluată prin puterea (energia în unitatea de timp) care se poate obţine. Puterea depinde de căderea şi debitul sursei de apă.Căderea (engleză head) determină presiunea apei, care este dată de diferenţa de nivel dintre suprafaţa liberă a apei şi a turbinei, exprimată în metri.Debitul (engleză flow) este cantitatea de apă care curge în unitatea de timp prin conducta de aducţiune într-o anumită perioadă de timp, exprimată în metri cubi/secundă.Cantitatea de energie care se obţine prin coborârea în câmp gavitaţional a unui obiect de masă cu o diferenţă de înălţime este:

unde este acceleraţia gravitaţională.Energia hidraulică disponibilă într-un lac de acumulare se poate extrage prin coborârea intenţionată a nivelului apei. În acest caz, puterea depinde de debitul masic al apei.

Deoarece fracţia este tocmai puterea şi exprimând în membrul din dreapta fracţia în funcţie de debitul volumic şi de densitatea apei, se obţine forma uzuală:

Pentru a obţine în waţi, trebuie exprimată în kg/m³, în m³/s, în m/s² şi în m.Unele dispozitive, ca roţile hidraulice extrag energie din curgere fără a fi necesar ca apa să-şi schimbe înălţimea, caz în care se exploatează doar energia cinetică a curentului de apă:

unde este viteza apei.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Vitez%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/M

http://ro.wikipedia.org/wiki/Watt


http://ro.wikipedia.org/wiki/Gravita%C5%A3ie

http://ro.wikipedia.org/wiki/Secund%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Metru_cub

http://ro.wikipedia.org/wiki/Limba_englez%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Metru

http://ro.wikipedia.org/wiki/Limba_englez%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Timp

http://ro.wikipedia.org/wiki/Putere

http://ro.wikipedia.org/wiki/Eroziune

http://ro.wikipedia.org/wiki/Albie

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Sediment&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Inunda%C5%A3ie

http://ro.wikipedia.org/wiki/Mal

http://ro.wikipedia.org/wiki/Hidrologie

http://ro.wikipedia.org/wiki/Washington

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Barj%C4%83&action=edit&redlink=1


http://ro.wikipedia.org/wiki/China

http://ro.wikipedia.org/wiki/California

http://ro.wikipedia.org/wiki/Staniu

http://ro.wikipedia.org/wiki/Plumb

http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Britanie

http://ro.wikipedia.org/wiki/Evul_mediu

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Pliniu_cel_B%C4%83tr%C3%A2n&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Minereu

http://ro.wikipedia.org/wiki/Piatr%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lemn

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Gater&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Snohomish_River_26715.JPG

Cu , unde A este secţiunea pin care trece apa:

Roţile cu aducţiune superioară pot extrage ambele tipuri de energie, atât cea potenţială, cât şi cea cinetică.Moduri de exploatare a energiei hidraulice

Roată hidraulică cu aducţiune superioară la Mazonovo, Spania.

Roţi hidrauliceO roată hidraulică utilizează energia râurilor pentru a produce direct lucru mecanic.

La debite mici se exploatează în principal energia potenţială a apei. În acest scop se folosesc roţi pe care sunt montate cupe, iar aducţiunea apei se face în partea de sus a roţii, apa umplând cupele. Greutatea apei din cupe este forţa care acţionează roata. În acest caz căderea corespunde diferenţei de nivel între punctele în care apa este admisă în cupe, respectiv evacuată şi este cu atât mai mare cu cât diametrul roţii este mai mare.

Roţi hidraulice cu aducţiune inferioară la Hama, Siria.La debite mari se exploatează în principal energia cinetică a apei. În acest scop se folosesc roţi pe

care sunt montate palete, iar aducţiunea apei se face în partea de jos a roţii, apa împingând paletele. Pentru a avea momente cât mai mari, raza roţii trebuie să fie cât mai mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei în dreptul roţii, înaintea ei se plasează un stăvilar deversor, care ridică nivelul apei (căderea) şi transformă energia potenţială a acestei căderi în energie cinetică suplimentară, viteza rezultată prin deversare adăugându-se la viteza de curgere normală a râului.

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=St%C4%83vilar&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Moment&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Siria


http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:La_noria.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Trois_norias_hama1980.jpg

Hidrocentrale

Hidrocentrala de la Porţile de Fier.

O hidrocentrală utilizează amenajări ale râurilor sub formă de baraje, în scopul producerii energiei electrice. Potenţialul unei exploatări hidroelectrice depinde atât de cădere, cât şi de debitul de apă disponibil. Cu cât căderea şi debitul disponibile sunt mai mari, cu atât se poate obţine mai multă energie electrică. Energia hidraulică este captată cu turbine.

Potenţialul hidroenergetic al României era amenajat în 1994 în proporţie de cca. 40 %. Centrale hidroelectrice aveau o putere instalată de 5,8 GW, reprezentând circa 40% din puterea instalată în România. Producţia efectivă a hidrocentralelor a fost în 1994 de aproape 13 TWh, reprezentând circa 24 % din totalul energiei electrice produse. Actual puterea instalată depăşeşte 6 GW iar producţia este de cca. 20 TWh pe an. Cota de energie electrică produsă pe bază de energie hidraulică este de cca. 22 - 33 %.

Microcentrale şi picocentrale hidraulice

Microcentrală la Jagniatkow, Jelenia Góra, Polonia.

Prin microcentrală hidraulică se înţelege o hidrocentrală cu puterea instalată de 5 - 100 kW, iar o picocentrală hidraulică are o putere instalată de 1 - 5 kW. O picocentrală poate alimenta un grup de câteva case, iar o microcentrală o mică aşezare. Deoarece consumul de curent electric are variaţii mari, pentru stabilizarea funcţionării se pot folosi baterii de acumulatori, care se încarcă în momentele de consum redus şi asigură consumul în perioadele de vârf. Datorită faptului că curentul de joasă tensiune produs de generatorul microcentralei nu poate fi transportat convenabil la distanţă, acumulatorii trebuie plasaţi lângă turbină. Este nevoie de toate componentele unei hidrocentrale clasice - mai puţin barajul - adică sistemul de captare, conductele de aducţiune, turbina, generatorul, acumulatori, regulatoare, invertoare care ridică tensiunea la 230 V, ca urmare costul unei asemenea amenajări nu este mic şi soluţia este recomandabilă doar pentru zone izolate, care nu dispun de linii electrice.

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Acumulator&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Polonia



http://ro.wikipedia.org/wiki/Baraj

http://ro.wikipedia.org/wiki/Por%C5%A3ile_de_Fier

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Eisernes_Tor_Staudamm.JPG

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Micro_Hydro_Jagniatkow.jpg

Microcentralele se pot instala pe râuri relativ mici, dar, datorită fluctuaţiilor sezoniere de debit ale râurilor, în lipsa barajului debitul râului trebuie să fie considerabil mai mare decât cel prelevat pentru microcentrală. Pentru o putere de 1 kW trebuie pentru o cădere de 100 m un debit de 1 l/s. În practică, datorită randamentelor de transformare, este nevoie de un debit aproape dublu, randamentul uzual fiind puţin peste 50 %.

Centrale mareomotriceO 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.Deoarece mareea în Marea Neagră este de doar câţiva centimetri, România nu are potenţial pentru astfel de centrale.

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.

Bibliografie,Wikipedia, enciclopedia liberă

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ponton

http://ro.wikipedia.org/wiki/Elips%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Flotabilitate


http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Neagr%C4%83



http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C5%9Fier:Pelamis_Wellenkraftwerk_Portugal_1.JPG

ENERGII REGENERABILE PROF. ING. MONENCIU RODICA

COLEGIUL TEHNIC „IOAN CIORDAŞ „ BEIUŞ 1. Generalităţi

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

Sursele de energie neregenerabile includ energia nucleară precum şi energia generată prin arderea combustibililor fosili, aşa cum ar fi ţiţeiul, cărbunele şi gazele naturale.

Dintre sursele regenerabile de energie fac parte: energia eoliană energia solară energia apei

- energia hidraulică - energia mareelor

energia geotermică energia derivată din biomasă: biodiesel, bioetanol, biogaz Toate aceste forme de energie sunt valorificate pentru a servi la generarea curentului electric, apei

calde etc. Investiţiile globale anuale în energia regenerabilă au crescut în ultimii ani de la 39 de miliarde de dolari în 2005 la 55 de miliarde de dolari în 2006. Pentru anul 2008 investiţiile au atins un nivel de peste 100 miliarde dolari.

Conform unei directive a Uniunii Europene, statele membre trebuie să amestece treptat combustibilul tradiţional utilizat în transport cu biocombustibil, astfel încât, până în 2010, biodieselul să reprezinte 5,75% din motorina de pe piaţă, urmând ca, în 2020, ponderea să crească la 20%.

2. Energie eolianăEnergia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. La sfârşitul

anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică.

Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).

Puterea eoliană instalată şi predicţii pe 1997-2010

2.1. Turbine de vântVânturile sunt formate din cauză că soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează

mişcări de aer. Cauza principală a formării vântului este diferenţa presiunii atmosferice între două regiuni. Aerul cald fiind mai uşor se înalţă producându-se un minim de presiune, locul lui va fi preluat de masele deaer din zona rece (maxim de presiune atmosferică) , până când se va egala diferenţa de presiune dintre cele două regiuni. Această circulaţie a maselor de aer stă la baza termodinamicii. Intensitatea vântului depinde direct proporţional de diferenţa de presiune dintre cele două zone


http://ro.wikipedia.org/wiki/Germania


http://ro.wikipedia.org/wiki/Danemarca

http://ro.wikipedia.org/wiki/V%C3%A2nt






http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_derivata_din_biomasa:_biodiesel,_bioetanol,_biogaz

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_geotermic%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energia_mareelor





http://ro.wikipedia.org/wiki/Gaze_naturale

http://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83rbune

http://ro.wikipedia.org/wiki/%C5%A2i%C5%A3ei

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_nuclear%C4%83


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Transfer_energetic&action=edit&redlink=1

geografice. Direcţia vântului este influenţată de forţa Corolis care ia naştere prin rotaţia pământului, deviind de exemplu în emisfera nordică, vânturile spre vest. Un alt factor care schimbă direcţia şi eventual temperatura vântului sunt obstacolele topografice ca: munţi, văi, sau canioane. Föehnul, de exemplu, este un vânt rece din Munţii Alpi care la trecerea peste Alpi (urcare şi coborâre) prin fenomenul de frecare a maselor de aer de munte se încălzeşte.

Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră.

Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari şi în zone oceanice.

Potenţialului eolian din România

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, şi turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani.

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

Se crede că potenţialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafaţa Pământului (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătăţirea randamentului turbinelor şi a soluţiilor tehnice utilizate.

În contextul actual, caracterizat de creşterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependenţei de aceşti combustibili. Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluţie foarte bună la problema energetică globală.

Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează şi modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor.

Energia eoliana în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicaţiilor la scară redusă.

Una din cele mai comune aplicaţii a energiei alternative este alimentarea cu energie electrică a unei case de vacanţă sau cabană, aflată într-o zonă fără acces la reţeaua publică.

Pentru această aplicaţie se poate opta pentru alimentare folosind panouri fotovoltaice sau generatoare eoliene. Folosirea lor combinată este întotdeauna posibilă.

Fiecare sistem care foloseşte energia alternativă trebuie proiectat într-un mod foarte riguros. De această proiectare şi optimizare va depinde eficienţa şi preţul lui de cost. Pentru a determina preţul de cost al unui echipament este necesar să determinam care sunt consumatorii care vor folosii aceasta energie şi care este intervalul de timp în care ei funcţionează. LP ELECTRIC are pregătită o aplicaţie pentru a determina valorile de consum care poate fi folosite de toţi clienţii.Locaţia dispune de următoarele caracteristici de potenţial energetic:

Energie solară timp de 4,5 ore pe zi Vânt continuu la 12m/s timp de 4 ore pe zi

Pentru deservirea acestor consumatori sistemul poate folosi panouri solare sau un generator eolian (turbină eoliană) care trebuie să producă tot necesarul de energie electrică.

Aceşti consumatori au nevoie de 4 KWh pe zi timp de 7 zile pe săptămână sau putem considera aproximativ un consum de 124 KWh/luna.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Combustibil_fosil

http://ro.wikipedia.org/wiki/Kilometru

http://www.ibcoenerg.ro/eolian/eolian.html



http://ro.wikipedia.org/wiki/Mun%C5%A3ii_Alpi

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=F%C3%B6ehn&action=edit&redlink=1

Energie eoliană sau solară pentru casa de vacanţă sau cabană

In această locaţie vom folosii următorii consumatori de energie :

1. Consumatori In curent alternativ (AC)Ore de Zile de

Putere funcţionare funcţionare(W) pe Zi săptămâna

Frigider (Stand. 14 cu. ft) 200 10 7

Televizor color 150 4 7Receptor satelit 30 4 7Radio-CD player 35 6 7Rezerva de energie 50 3 7

2. Consumatori in curent continu (DC)Ore de Zile de

Putere funcţionare funcţionare(W) pe Zi săptămâna

Bec60-eco 11W -4buc 44 2 7Sistemul are o autonomie de 2 zile, adică poate furniza energia necesară timp de 2 zile chiar dacă

nu avem nici un aport de energie de la panourile solare fotovoltaice sau turbină eoliană.Pentru acesta aplicaţie vom avea nevoie de următoarele componente principale:

Panouri solare fotovoltaice sau o turbină eoliană Grup de acumulatori (baterii reîncărcabile) la 6 V Regulator de încărcare a bateriei Invertor de curent continuu (12V) - curent alternativ (220V) Lămpi economice de curent continuu Echipamente şi conectori pentru subansamble.

Pentru această aplicaţie s-au ales următoarele componente :

panouri solare fotovoltaice de 150 W sau o turbină eoliană de 1000 W tip Whisper WHI-200 regulatoare de încărcare Steca pentru panouri (turbina eoliană include un regulator propriu) baterii acumulatori cu ciclu profund tip SB6/330A invertor Steca RI de 500 W putere la ieşirea de 220VAC becuri economice de 11 W curent continuuEstimările sunt făcute în baza unor valori ipotetice iar realizarea şi implementarea lor necesită o

proiectare riguroasă pentru optimizarea performanţelor şi costurilor (care pot suferii ajustări importante) specifice fiecărei locaţii.

In cazul în care reţeaua de energie electrică se află la o distanţă mai mare de 200-300 m de locaţia cabanei (casei de vacanţă), alimentare cu energie alternativă devine cea mai rentabilă soluţie.

Beneficiile sistemului sunt excepţionale. Pe lângă faptul ca aceste sisteme furnizează energie ecologică aceste sisteme oferă independenţa energetică totală. Acesta este soluţia de a obţine energie electrică gratuită.Preţurile estimative ale echipamentelor folosite în cadrul acestui exemplu sunt :

Panou fotovoltaic 165 W Cod: LPS00253 - Model: USP150 Preţ: 751 Euro Turbina eoliană Whisper Cod: LPE00333 - Model: WHI-200 Preţ: 2500 Euro Regulator încărcare Cod: LPC00017 - Model: Tarom430 Preţ: 260 Euro Acumulator 6 V/330 Ah Cod: LPB00017 - Model: SB6/330A Preţ: 398 Euro Invertor Steca 500 W Cod: LPI00005 - Model: 550 I Preţ: 485 Euro Bec economic 11 W Cod: LPL00010 - Model: ESL11 Preţ: 10 Euro

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substanţe poluante şi gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili. Nu se produc deşeuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici a unui fel de deşeuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanţial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili.

Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.

3. Energie solară3.1. Panouri solare

Energia solară se referă la o sursă de energie reînnoibilă care este direct produsă prin lumina şi radiaţia solară.Aceasta poate fi folosită să:

genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice) genereze electricitate prin centrale electrice termale genereze electricitate prin turnuri solare încălzească blocuri, direct încălzească blocuri, prin pompe de căldură încălzească blocuri, prin cuptoare solare

http://ro.wikipedia.org/wiki/Pompe

http://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83



http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_re%C3%AEnnoibil%C4%83

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Central%C4%83_nuclear%C4%83&action=edit&redlink=1

http://www.lpelectric.ro/ro/products/diverse/lamps_sol_ro.html#solsum

http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/inverter_ro.html#Steca

http://www.lpelectric.ro/ro/products/battery/battery_sol_ro.html#block

http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#TAROM

http://www.lpelectric.ro/ro/products/wind/whisper_ro.html

http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html

Panou solarO celulă solară constă din două sau mai multe straturi de material semiconductor, cel mai întâlnit

fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprinsă între 0,001 şi 0,2 mm şi sunt dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma joncţiuni „p” şi „n”. Această structură e similară cu a unei diode. Când stratul de siliciu este expus la lumină se va produce o „agitaţie” a electronilor din material şi va fi generat un curent electric.

Celulele, numite şi celule fotovoltaice, au de obicei o suprafaţă foarte mică şi curentul generat de o singură celulă este mic dar combinaţii serie, paralel ale acestor celule pot produce curenţi suficient de mari pentru a putea fi utilizaţi în practică. Pentru aceasta, celulele sunt încapsulate în panouri care le oferă rezistenţă mecanică şi la intemperii.

Celule solare

3.2. Principiu de funcţionare

Principiul de funcţionare a celulei solare cu semiconductori: fotonii incidentali eliberează electroni şi goluri, care se vor separa în câmpul electric al zonei de sarcină spaţială a joncţiunii p-n

Structura unei celule solare simple cu impurificare pin - pozitiv intrinsec negativă

Celulele solare pe bază de materiale semiconductoare în principiu sunt construite ca nişte fotodiode cu suprafaţă mare care însă nu se utilizează ca detectoare de radiaţii ci ca sursă de curent.Interesant la acest tip de semiconductoare este că prin absorbţie de energie (căldură sau lumină) eliberează purtători de sarcină (electroni şi goluri).

Este nevoie de un câmp electrostatic intern pentru ca din aceşti purtători să se creeze un curent electric dirijându-i în direcţii diferite. Acest câmp electric intern apare în dreptul unei joncţiuni p-n. Pentru că intensitatea fluxului luminos scade exponenţial cu adâncimea, această joncţiune este necesar să fie cât mai aproape de suprafaţa materialului şi să se pătrundă cât mai adânc.


http://ro.wikipedia.org/wiki/Curent_electric

http://ro.wikipedia.org/wiki/Electron

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lumin%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Diod%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Jonc%C5%A3iune

http://ro.wikipedia.org/wiki/Siliciu

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Semiconductor&action=edit&redlink=1


http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:SolarpanelBp.JPG

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Solarzelle_Funktionsprinzip2.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Solarzelle_Baender.jpg

Această joncţiune se creează prin impurificarea controlată. Pentru a realiza profilul dorit, în mod normal se impurifică „n” un strat subţire de suprafaţă şi „p” stratul gros de dedesubt în urma căruia apare joncţiunea. Sub acţiunea fotonilor apar cupluri electron-gol în joncţiune, din care electronii vor fi acceleraţi spre interior, iar golurile spre suprafaţă. O parte din aceste cupluri electron-gol se vor recombina în joncţiune rezultând o disipare de căldură, restul curentului putând fi utilizat de un consumator, încărcat într-un acumulator sau prin intermediul unui invertor livrat în reţeaua publică. Tensiunea electromotoare maximă la bornele unei celule solare (de exemplu la cele mai utilizate, celulele de siliciu cristaline) este de 0,5 V. Structura celulelor solare se realizează în aşa mod încât să absoarbă cât mai multă lumină şi să apară cât mai multe sarcini in joncţiune. Pentru aceasta electrodul de suprafaţă trebuie să fie transparentă, contactele la acest strat să fie pe cât posibil de subţiri, pe suprafaţă se va aplica un strat antireflectorizant pentru a micşora gradul de reflexie a luminii incidente.

Acestui strat antireflectorizant i se atribuie culoare negru-albăstruie a celulelor solare care fără aceasta ar avea o culoare gri-argintie.

Grosimea stratului influenţează culoarea celulei (culoarea de interferenţă). Grosimea stratului trebuie să fie cât se poate de uniformă, deoarece abateri de câţiva nanometri măresc gradul de reflexie. Celulele îşi datorează culoarea albastră realizării unei grosimi ce corespunde lungimii de undă a culorii roşii, culoarea cea mai bine absorbită de siliciu. În principiu însă în acest mod se pot realiza celule roşii, galbene, sau verzi la cerinţe arhitectonice deosebite, dar vor avea un randament mai slab. În cazul nitratului de siliciu şi a bioxidului de siliciu stratul antireflectorizant mai are şi un rol de a reduce viteza de recombinare superficială

Energie solară pentru casa de vacanţă

3.3. Celule solare pe bază de siliciuMaterialul cel mai utilizat pentru fabricarea de celule solare pe bază de semiconductori este siliciul.

Dacă la început pentru producerea celulelor solare se utilizau deşeuri rezultate din alte procese tehnologice pe bază de semiconductori, astăzi se apelează la materiale special în acest scop fabricate. Pentru industria semiconductorilor siliciul este materialul aproape ideal. Este ieftin, se poate produce întru-un singur cristal la un înalt grad de puritate, şi se poate impurifica (dota) în semiconductor de tip “n” sau “p”. Prin simpla oxidare se pot crea straturi izolatoare subţiri. Celule solare pe bază pe siliciu cristalin necesită o grosime de strat de cel puţin 100 µm sau mai mult pentru a putea absorbi lumina solară eficient. La celulele cu strat subţire de tip semiconductor direct ca de exemplu GaAs sau chiar siliciu cu structura cristalină puternic perturbată (vezi mai jos), sunt suficiente 10 µm.

Celulă solară multicristalină Placă (wafer) multicristalină3.4. Sistem de alimentare pompă - pentru sistem de irigaţiiAlimentarea cu apa a constituit întotdeauna o problema mai ales atunci când energia electrică nu este disponibilă. Soluţiile de pompare a apei folosind panouri solare sau turbine eoliene au fost întotdeauna o soluţie foarte eficientă. Sistemele de irigaţii individuale care folosesc aceasta tehnologie, s-au dovedit a fi soluţia ideală şi sunt din ce în ce mai intens folosite în agricultură.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:4inch_poly_solar_cell.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Multicrystallinewafer_0001.jpg

Aceste sisteme folosesc pompe submersibile sau de suprafaţa. Esenţial în aceste aplicaţii sunt pompele de curent continuu care au un randament foarte ridicat, folosind pentru pomparea apei o cantitate foarte mică de energie electrică. Schema bloc a unui sistem de acest tip este prezentată mai jos.

4. Energia hidraulică

Energia hidraulică reprezintă capacitatea unui sistem fizic (apa) de a efectua un lucru mecanic la trecerea dintr-o stare dată în altă stare (curgere). Datorită circuitului apei în natură întreţinut de energia Soarelui, este considerată o formă de energie regenerabilă.

Energia hidraulică este de fapt o energie mecanică, formată din energia potenţială a apei dată de diferenţa de nivel între lacul de acumulare şi centrală, respectiv din energia cinetică a apei în mişcare. Exploatarea acestei energii se face curent în hidrocentrale, care transformă energia potenţială a apei în energie cinetică, pe care apoi o captează cu ajutorul unor turbine hidraulice care acţionează generatoare electrice care o transformă în energie electrică.

Tot forme de energie hidraulică sunt considerate energia cinetică a valurilor şi mareelor.Energia hidraulică a fost folosită încă din antichitate În India se foloseau roţile hidraulice la morile de apă. În China şi în extremul Orient, roţi hidraulice cu cupe erau folosite la irigarea culturilor. În anii 1830, în perioada de vârf a canalelor, energia hidraulică era folosită la tractarea barajelor în sus şi în josul pantelor pronunţate. Energia mecanică necesară diverselor industrii a determinat amplasarea acestora lângă căderile de apă.În zilele de azi utilizarea curentă a energiei hidraulice se face pentru producerea curentului electric, care este produs în acest caz cu costuri relativ reduse, iar energia produsă poate fi utilizată relativ departe de surse. Resursa hidroenergetică poate fi evaluată prin puterea (energia în unitatea de timp) care se poate obţine. Puterea depinde de căderea şi cu debitul sursei de apă.

Căderea determină presiunea apei, care este dată de diferenţa de nivel dintre suprafaţa liberă aapei şi a turbinei, exprimată în metri.

Debitul este cantitatea de apă care curge în unitatea de timp care curge prin conducta deaducţiune într-o anumită perioadă de timp, exprimată în metri cubi/secundă.Roţile cu aducţiune superioară pot extrage ambele tipuri de energie, atât cea potenţială, cât şi cea cinetică.

4.1. Roată hidraulică cu aducţiune superioară O roată hidraulică utilizează energia râurilor pentru a produce direct lucru mecanic. La debite mici se exploatează în principal energia potenţială a apei. În acest scop se folosesc roţi pe care sunt montate cupe, iar aducţiunea apei se face în partea de sus a roţii, apa umplând cupele.

Greutatea apei din cupe este forţa care acţionează roata. În acest caz căderea corespunde diferenţei de nivel între punctele în care apa este admisă în cupe, respectiv evacuată şi este cu atât mai mare cu cât diametrul roţii este mai mare.

La debite mari se exploatează în principal energia cinetică a apei. În acest scop se folosesc roţi pe care sunt montate palete, iar aducţiunea apei se face în partea de jos a roţii, apa împingând paletele. Pentru a avea momente cât mai mari, raza roţii trebuie să fie cât mai mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei în dreptul roţii, înaintea ei se plasează un stăvilar deversor, care ridică nivelul apei (căderea)

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=St%C4%83vilar&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Moment&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Secund%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Metru_cub

http://ro.wikipedia.org/wiki/Metru

http://ro.wikipedia.org/wiki/Timp

http://ro.wikipedia.org/wiki/Putere

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Barj%C4%83&action=edit&redlink=1


http://ro.wikipedia.org/wiki/China


http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Roat%C4%83_hidraulic%C4%83&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/India

http://ro.wikipedia.org/wiki/Antichitate







http://ro.wikipedia.org/wiki/Hidrocentral%C4%83




http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Energie_poten%C5%A3ial%C4%83&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_mecanic%C4%83




http://ro.wikipedia.org/wiki/Circuitul_apei_%C3%AEn_natur%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Curgere

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lucru_mecanic

http://ro.wikipedia.org/wiki/Apa

şi transformă energia potenţială a acestei căderi în energie cinetică suplimentară, viteaza rezultată prin deversare adăugându-se la viteza de curgere normală a râului.

Roată hidraulică4.2. Hidrocentrale

O hidrocentrală utilizează amenajări ale râurilor sub formă de baraje, în scopul producerii energiei electrice. Potenţialul unei exploatări hidroelectrice depinde atât de cădere, cât şi de debitul de apă disponibil. Cu cât căderea şi debitul disponibile sunt mai mari, cu atât se poate obţine mai multă energie electrică. Energia hidraulică este captată cu turbine. Potenţialul hidroenergetic al României era amenajat în 1994 în proporţie de cca. 40 %. Centrale hidroelectrice aveau o putere instalată de 5,8 GW, reprezentând circa 40% din puterea instalată în România. Producţia efectivă a hidrocentralelor a fost în 1994 de aproape 13 TWh, reprezentând circa 24 % din totalul energiei electrice produse. Actual puterea instalată depăşeşte 6 GW iar producţia este de cca. 20 TWh pe an. Cota de energie electrică produsă pe bază de energie hidraulică este de cca. 22 - 33 %.

Hidrocentrala de la Porţile de Fier

4.3. Microcentrale şi picocentrale hidraulicePrin microcentrală hidraulică se înţelege o hidrocentrală cu puterea instalată de 5 - 100 kW, iar o

picocentrală hidraulică are o putere instalată de 1 - 5 kW. O picocentrală poate alimenta un grup de câteva case, iar o microcentrală o mică aşezare.

Deoarece consumul de curent electric are variaţii mari, pentru stabilizarea funcţionării se pot folosi baterii de acumulatori, care se încarcă în momentele de consum redus şi asigură consumul în perioadele de vârf. Datorită faptului că curentul de joasă tensiune produs de generatorul microcentralei nu poate fi transportat convenabil la distanţă, acumulatorii trebuie plasaţi lângă turbină. Este nevoie de toate componentele unei hidrocentrale clasice - mai puţin barajul - adică sistemul de captare, conductele de aducţiune, turbina, generatorul, acumulatori, regulatoare, invertoare care ridică tensiunea la 230 V, ca urmare costul unei asemenea amenajări nu este mic şi soluţia este recomandabilă doar pentru zone izolate, care nu dispun de linii electrice.

Microcentralele se pot instala pe râuri relativ mici, dar datorită fluctuaţiilor sezoniere de debit ale râurilor, în lipsa barajului debitul râului trebuie să fie considerabil mai mare decât cel prelevat pentru microcentrală. Pentru o putere de 1 kW trebuie pentru o cădere de 100 m un debit de 1 l/s. În practică, datorită randamentelor de transformare, este nevoie de un debit aproape dublu, randamentul uzual fiind puţin peste 50 %.

4.4. Centrale mareomotrice

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Acumulator&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Por%C5%A3ile_de_Fier



http://ro.wikipedia.org/wiki/Baraj

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:La_noria.jpg

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Eisernes_Tor_Staudamm.JPG

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. Deoarece mareea în Marea Neagră este de doar câţiva centimetri, România nu are potenţial pentru astfel de centrale.

Instalaţie 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 construcţie modernă este cea de tip Pelamis formată din mai mulţi cilindri articulaţi, care, sub acţiunea valurilor au mişcări relative care acţionează nişte pistoane. Pistoanele pompează ulei sub presiune prin motoare hidraulice care acţionează generatoare electrice.

5. Bibliografie:- Mitchell, Chris , Price of Wind-Generated Electricity Plummeting. - Strategia energetică a României- Răduleţ R şi colaboratorii - Lexiconul tehnic Român, Editura Tehnică, Bucureşti

http://www.digitaljournal.com/news/?articleID=4554

http://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_hidraulic

http://ro.wikipedia.org/wiki/Presiune

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Ulei&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Piston

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ponton

http://ro.wikipedia.org/wiki/Elips%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Flotabilitate


http://ro.wikipedia.org/wiki/Marea_Neagr%C4%83



http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Pelamis_Wellenkraftwerk_Portugal_1.JPG

POSIBILITĂŢI DE OBŢINERE A ENERGIEI PRIN BIOCONVERSIE

MORARIU LETIŢIA GRUP ŞCOLAR TUDOR TĂNĂSESCU TIMIŞOARA

Printre posibilităţile de conversie cu eficienţă mare se numără şi procesele de bioconversie care cuprind captarea, stocarea, conversia, transferarea şi folosirea energiei solare în celule, la nivelul mecanismelor moleculare şi submoleculare.

1. BiomasaSursa de energie biologică pe planeta noastră este energia luminoasă radiată de soare. Dintre

organismele vii, numai plantele verzi capabile de fotosinteză pot capta şi transforma această energie pe care o înmagazinează sub formă de energie chimică.

Randamentul energetic la suprafaţa solului, adică raportul dintre energia acumulată şi energia solară totală, este de numai 2 – 3%, aceasta însemnând totuşi o producţie echivalentă cu 80 miliarde tone de substanţă organică anual ( exprimată în glucoză ), care înmagazinează aproape 1 milion de miliarde kWh energie chimică.

Altfel spus, pe planeta noastră se produc anual 150 miliarde tone biomasă uscată, din care, dacă s-ar utiliza numai 5% s-ar asigura spre exemplu, necesarul S.U.A. în petrol şi metan.

Aceste câteva sumare date ne pot da o idee asupra contribuţiei fotosintezei în procesul de captare a energiei solare.

Implicaţiile fotosintezei în bioconversie, aşa cum apar din cercetările de până acum, pot fi grupate în trei direcţii principale şi anume:

- sinteza unor compuşi chimici cu capacitate energetică mare;- sursă de hidrogen;- sursă de energie electrică.1.1 Stocare de energie chimică prin obţinerea de biomasă sporităBiomasa este una din cela mai simple şi mai practice alternative energetice, dar este necesar un

efort considerabil pentru atingerea întregului său potenţial.Planeta noastră se bucură de o masă vegetală abundentă formată prin conversia fotosintetică a

energiei solare.Acest imens potenţial energetic reprezentat de biomasă este departe de a fi neexploatat.Procesul de fotosinteză se întâlneşte la plantele superioare şi inferioare care conţin clorofilă.Procesul de fotosinteză are la bază două materii prime foarte abundente în natură, apa şi bioxidul

de carbon, iar ca energie se foloseşte partea vizibilă din razele solare. Pigmenţii captează fotonii luminoşi şi are loc un transfer de electroni de la un reducător slab – apa – a cărei moleculă este scindată – către un reducător puternic – feredoxina, capabilă de a reduce bioxidul de carbon la hidraţi de carbon. Aceste recţii sunt însoţite de o degajare de oxigen şi de o sărăcire a celulei în CO2. Bilanţul fotoconversiei se poate exprima printr-o ecuaţie simplă:

6 H2O + 6 CO2 + fotoni = C5H12O6 + 6 O2

În condiţii optime de câmp, eficienţa fotosintezei este de 3 – 5%. Aceste valori sunt atinse de plante pentru o perioadă scurtă de timp, media anuală situându-se între 1 şi 3%.

Valorile eficienţei fotosintezei diferă de la o zonă la zonă, ea fiind de 0,5 – 1,3% pentru vegetaţia din zona temperată, în timp ce la tropice se înregistrează o eficienţă de 0,5 -2,5%.

Numeroase cercetări au avut ca obiectiv culturile „energetice”, cuprinzând biomasa ligno – celulozică provenită din domeniul forestier şi agricol, plantele alcooligene, plantele pentru hidrocarburi şi masa acvatică.

Costul „energiei verzi” rămâne relativ ridicat, dar acest inconvenient se va estompa progresiv odată cu creşterea preţurilor produselor petroliere.

1.2 Prelucrarea biomasei în scopuri energeticeAvantajul esenţial al bioconversiei rămâne costul redus al biomasei, în schimb instalaţiile

energetice bazate pe un astfel de combustibil sunt deosebit de costisitoare.De aceea se ridică problema folosirii unor procedee şi tehnici pentru a transforma această materie

primă ieftină în gaz, hidrocarburi sau alte produse combustibile.Utilizate de mult, fiind în acelaşi timp obiectul unor continue îmbunătăţiri, procesele biologice de producere a alcoolului reprezintă unul din modurile de punere în evidenţă a capacităţii energetice a plantelor, mai ales a acelora cu un conţinut superior în glucide.

Plrnind de la plantele „alcooligene” se obţine etanol prin fermentaţie alcoolică a unor părţi din plantă bogată în glucide, uşor hodrolizabile, cum ar fi amidonul sau zaharoza.

Procesul de obţinere a alcoolului din biomasă vor căpăta o extindere din ce în ce mai mare, alcoolul impunându-se din ce în ce mai mult în economia combustibililor.

Celuloza, ca cel mai răspândit compus organic, din natură, pe lângă faptul că poate fi exploatată ca sursă de hrană şi energie, poate constitui o sursă de substanţe pentru industria chimică. Dezvoltarea tehnologiilor de transformare a celulozei în glucoză, bazate mai ales pe enzimele şi extrasele enzimatice din fungi, a completat seria procedeelor folosite pentru producerea alcoolului din biomasă.

Cunoscute sunt fenomenele de fermentare anaerobă a materiei organice. Procesul are loc la temperaturi între 35 şi 550 C, se datoreşte activităţii bacteriilor anaerobe de transformare a moleculelor complexe în aldehide şi metan, acesta din urmă în proporţie de 80%.

Ca un comentariu final în legătură cu sursele naturale de combustibil se poate arăta că necesităţile de 2 milioane de barili/zi de ţiţei pot fi satisfăcute de producţia de trestie de zahăr de pe 60 milioane acri sau se foloseşte şi celuloza de pe 30 milioane acri.

2. Aplicaţii tehnice ale procesului de fotosintezăPornind de la cunoştinţele acumulate în legătură cu actul primar de conversie a energiei solare,

care are loc în cadrul procesului de fotosinteză, cercetătorii au folosit acest lucru pentru a demonstra că prin iluminarea cloroplastelor intacte extrase din plantele verzi se obşine aşa numita „conducţie de electroni” şi apare efectul Hall. Plasând cloroplastele în câmp magnetic şi iluminându-le apar doi purtători diferiţi, unul pozitiv şi altul negativ, fiecare cu durată de viaţă diferită şi cu direcţii de mişcare diferite.

2.1 Frunza artificialăAceste rezultate au determinat pe cercetători să gândească la instalaţii capabile de a produce

fototransferul de electroni.Principiul acestei „frunze artificiale” este cel al unei pile electrice, impactul fotonilor pe particulele

de clorofilă produce eliberare de electroni care sunt captaţi de o substanţă captatoare.Dispozitivul constă dintr-un vas de sticlă şi metal prevăzut cu două compartimente, în fiecare din

ele cu câte un electrod de platină. Unul din compartimente conţine un produs donator de electroni, celălalt un produs acceptor. Cele două compartimente sunt separate printr-o membrană îmbibată în clorofilă. Îndată ce instalaţia este luminată, electronii traversează membrana obţinându-se curent electric.

Cel mai bun rezultat înregistrat cu o astfel de instalaţie a fost un curent de 23 milionimi de amper şi de 0,4 V. Ţinând seama de fluxul de lumină eliberat, randamentul conversiei este de 0,0025%, mult inferior performanţelor clorofilei în mediul ei obişnuit.

2.2 Celule fotovoltaice cu clorofilăCercetarea efectelor fotovoltaice ale clorofilei „a” a permis înţelegerea proprietăţilor ei

semiconductoare. Studiile mai vechi asupra efectelor fotoconductivităţii electrice în clorofila „a” au arătat că aceasta este un slab fotoconductor.

S-a constatat că clorofila „a” în contact cu un semiconductor ca ZnO este destul de eficientă în procesul de transfer de electroni. Semnul şi mărimea fotopotenţialului depinde de pH-ul mediului şi de prezenţa donatorilor şi a acceptorilor de electroni. Se pare că aici intervin anumite reacţii fotochimice.

De asemenea s-a observat că fotoconductivitatea electrică a clorofilei „a” creşte în prezenţa vaporilor de apă. Această clorofilă „a” microcristalină a fost folosită pentru crearea unor celule „sandviş” cu clorofilă, element de conversie a energiei luminoase în energie electrică.

Fabricarea celulelor sandviş, metal – clorofilă – metal, implică trei etape.Pe un disc de cuarţ ci diametrul de circa 5 mm, bine curăţat şi uscat, este depus prin vaporizare în

vacuum un înveliş semitransparent de metal. Discul, astfel acoperit, este scos din vacuum înainte de electrodepozitarea pe suprafaţa lui a clorofilei „a” microcristalină.

Clorofila folosită în acest procedeu se extrage din spanac proaspăt prin metoda Strain şi Svec şi este cristalizată prin metoda Jacob.

2.3 BiorodopsinaO altă direcţie interesantă de studiu a fost aceea a cercetării altor tipuri de pigmenţi care să

permită apariţia unor fenomene electrice.Studiile întreprinse de cercetătorii americani au dus la constatarea că anumite bacterii izolate din

lacurile sărate posedă o albumină cu proprietăţi asemănătoare rodopsinei optice care îndeplineşte funcţia de fotoreceptor. Pornind de la această constatare s-a emis ipoteza posibilităţii transformării energiei luminoase în energie electrică pe baza unor substanţe extrase din bacterii. Rodopsina este cel mai simplu transmiţător de sarcini electrice la bacterii. În acelaşi timp este şi primul generator bioenergetic cunoscut de ştiinţă, în care este condiţionat de transferul de protoni.

Bazându-se pe aceste constatări, cercetătorii ruşi au întreprins experienţe care au avut ca scop punerea în evidenţă a curentului electric cu element convertor biorodopsina.

Într-un vas separat în două printr-o membrană impregnată cu bacteriodopsină, fiecare compartiment conţinând un mediu lichid, sunt cufundaţi doi electrozi în legătură cu un voltmetru.

Rolul electrogeneratorului îl joacă aşa-numitele „plăcuţe” organite celulare ale bacteriei. Ele se obţin în stare pură din bacteriile care trăiesc de obicei în soluţii concentrate de sare, trecute în apă cu salinitate scăzuta sau nulă. În felul acesta, prin osmoză, apa intră în bacteriile care crapă, punând în libertate organitele ce conţin biorodopsină.

Pentru a obţine diferenţa de potenţial, aceste „plăcuţe” se depun printr-un anumit procedeu, numai pe o parte a membranei care separă cele două compartimente ale cuvei. Prin declanşarea lămpii care trimite lumină pe mambrana impregnată cu bacteriorodopsină se obţine un curent electric. Intensitatea curentului obţinut este proporţională cu intensitatea luminii folosite.

Bineînţeles, aceste studii sunt încă în faza teoretică, cercetătorii ruşi preocupându-se de explicarea proprietăţilor biofizice ale bacteriorodopsinei, de mecanismul molecular de formare a câmpurilor electrice în membranele bacteriene, precum şi de selectarea, creşterea şi izolarea unor bacterii posesoare a unei asemenea albumine.

3. Alte procese biologice energogeneratoare3.1 BiogazulPornind de la cunoştinţele teoretice referitoare la procesele de fermantaţie care au loc sub

influenţa bacteriilor şi ciupercilor, s-a căutat să se folosească tehnologii bazate ăe aceste procese care să ducă în final la obţinerea de combustibili. Unul din cele mai cunoscute procedee este cel de obţinere a metanului prin fermentarea anaerobă a unor substraturi, în special deşeuri menajere şi agricole. Producerea de metan pe cale biologică are la bază un proces de fermentare anaerobă realizat de o microfloră asociată metanogenă şi nemetanogenă.

Tehnologia nu pare prea compicată cu singura condiţie de a se asigura o strictă anaerobioză. Se cunosc rezultatele fermentării anaerobe, la întuneric şi la temperatura de 30 – 40 grade C, a câtorva categorii de substraturi. Astfel, dintr-un kologram de substanţă uscată de paie de grâu s-au obţinut 175 l gaz combustibil, de la dejecţiile animale 195 l, de la fân 286 l, iar dintr-un kilogram de gunoi de grajd 313 l.

Aproximativ 55 – 65 % din gazele astfel obţinute reprezintă metan.Instalaţiile „de conversie biogaz” sunt destul de simple şi se bazează pe principiul fermentării

anaerobe a resturilor organice amestecate cu apă. Ele comportă două părţi principale: un fermentator în care sunt introduse materiile prime şi apa şi un colector de gaz. Reziduurile, având încă un conţinut bogat în azot, sunt folosite ca îngraşaminte în agricultură.

3.2 BioluminiscenţaFenomenul de bioluminiscenţă este întâlnit şi la plante, dar mai ales animalele sunt cele care pot

genera continuu sau intermitent energie luminoasă.Pentru om ar reprezenta o cucerire deosebită cunoaşterea mecanismelor prin care circa 96 – 98%

din energia chimică potenţială a organismelor luminiscente se poate transforma în energie luminoasă.Cunoaşterea fenomenului poate reprezenta pentru economia energetică o importanţă deosebită, în

cazul producerii luminii obţinându-se avantaje practice deosebite.În această direcţie poate fi citat R. Dubois care în 1900 la Expoziţia Internaţională de la Paris a

prezentat o lampă a cărei lumină proveneade la o cultură de fotobacterii. La lumina unei asemenea lămpi se putea citi şi chiar fotografia.

Fenomenul de bioluminiscenţă se întâlneşte la diferite specii din regnul vegetal şi animal aflate pe o treaptă inferioară de evoluţie ca: bacterii, ciuperci, muşchi, protozoare, celenterate, moluşte, antropode şi chiar peşti, manifestându-se cu o intensitate variabilă de la un organism la altul.

Fenomenul de bioluminiscenţă la bacterii este încadrat în categoria fenomenelor de chemoluminiscenţă.

Acest proces are la bază reacţii chimice oxido – reducătoare catalizate de o enzimă, luciferaza.Dacă o moleculă capătă exces de energie, atunci într-unul din atomii ei se poate produce

deplasarea unui electron de la un nivel mai scăzut la un nivel mai ridicat. Substratul oxidabil este liciferina, iar acceptorul de electroni este oxigenul liber, energia necesară fiind luată din reacţia chimică de oxidare. Când electronul respectiv se întoarce la nivelul de bază, el emite o cuantă de energie luminoasă.

Schema reacţiilor chimice producătoare de lumină este:NADH + H+ FMN + o enzimă = FMNH2+ NADFMNH2 + RCHO + O2 + luciferaza = luminaLa ciuperci, mecanismul este aproximativ asemănător, complexul de enzime care intervine în

procesul luminiscenţei fiind reprezentat printr-o enzimă solubilă şi luciferaza.În regnul animal, fenomenele de luminiscenţă au la bază mecanisme foarte diferite, influenţate atât

de structura proprie cât şi de mediul de viaţă. Folosirea bioluminiscenţei de către om, ca sursă de iluminare, paresă fie extraordinar de rentabilă, deoarece energia consumată în cadrul acestui fenomen trece aproape în întregime în lumină, spre deosebire de un bec electric care transformă în lumină doar 11 – 13 % din energia cheltuită.

În acest sens, se pare că cele mai interesante sunt bacteriile care puse într-un balon de sticlă asigură iluminarea convenabilă a unei camere cu condiţia ca numărul lor în cultură să ajungă la câteva miliarde.

3.3 Fenomenul de termogenezăAşa cum arată Feodorov – degajarea de căldură, ca fenomen general la microorganisme este

variabil sub raport cantitativ şi condiţionat de utilizarea incompletă a energiei rezultate din oxidarea substanţelor organice în procesul respiraţiei.

Reacţiile chimice care însoţesc procesele vitale pot fi exergonice ( producătoare de energie ) sau endergonice ( absorb energia ). Majoritatea recţiilor de oxidare a unor molecule de substrat, ca glucoza, sunt producătoare de energie, în timp ce reacţiile care implică sinteza unor produşi protoplasmatici precum şi a rezervelor materiale de energie, cer energie.

În cazul cuplării reacţiilor de sinteză cu cele de degradare, o parte din energie devine disponibilă şi apare sub formă de căldură, care este refolosită în cazul ciupercilor, acestea fiind lipsite de mecanisme potrivite de a o utiliza. În timpul ultimilor ani au fost descoperiţi anumiţi esteri fosfaţi care pot juca un rol important în transferul de energie.

Problema care se ridică în cazul fenomenelor de termogeneză microbiană este de a cunoaşte şi a putea interveni în raportul între reacţiile de degradare şi reacţiile de sinteză, consumatoare de energie. Eficienţa procesului depinde de substartul utilizat şi de natura recţiilor cuplate.

Pornind de la această sumară prezentare, vom aminti câteva cazuri în care fenomenul de termogeneză se manifestă în mod natural având ca factor iniţial, generator, microorganisme, în special ciuperci şi bacterii. Şi, ca în multe situaţii, observarea atentă a acestor fenomene naturale şi elucidarea mecanismelor care stau la baza producerii lor, vor da posibilitatea omului să modeleze procese şi tehnologii, care să aibă ca rezultat final, conversia energiei chimice în energie termică.

Sunt foarte cunoscute cazurile din depozitele de cereale sau de făină, unde în condiţii de umiditate ceva mai ridicată, se dezvoltă microorganisme, care prin ciclul lor vital de respiraţie, produc fermentarea substratului cu degajare de căldură, care poate să ridice temperatura stratului până la 60 – 80 0C.De asemenea, în stivele de paie cu un grad ridicat de umiditate ( peste 30%) au loc fenomene de autoaprindere

Procesele de natură biologică sunt deosebit de importante, deoarece ele intensifică şi mai mult procesele fiziologice prin aceea că la activitatea fermenţilor din fân se mai adaugă şi cea a fermenţilor produşi de microorganisme. Sub influenţa acestor fermenţi se produc o serie de transformări chimice, grăsimile se scindează, dau naştere la acizi graşi nesaturaţi care se autooxidează activ – proces care are loc cu degajare de căldură. Totodată, în urma procesului de fermentare rezultă gaze uşor inflamabile, ca hidrogenul şi metanul, precum şi alcool metilic şi acid acetic, acestea din urmă, la rândul lor, fiind substraturi propice pentru dezvoltarea unor microorganisme producătoare de metan.

Nu am continuat descrierea fenomenului de autoaprindere la fân deoarece la temperatura de aproximativ 1000C intervenţia microorganismelor încetează, acesta fiind pragul termic al vieţii microorganismelor responsabile ale autoaprinderilor. Dar prin activitatea lor apar substanţe care interacţionând în condiţiile unor astfel de temperaturi produc fenomenul de autoaprindere.

Exemple în acest sens ni le oferă focurile spontane din mină, care îşi găsesc în mod principal şi obligatoriu explicaţia în activitatea de degradare a lemnului de către bacterii şi ciuperci.

Căldura degajată prin descompunerea bacteriană a lemnului este estimată la 100 calorii mici produse de 1 g miceliu uscat şi 100 – 400 calorii mici produs de 1 g bacterii.

Aceste câteva exemple, enunţate numai, fără a intra în detalierea şi explicarea proceselor care au loc , ne dau o idee asupra rolului pe care microorganismele îl au în fenomenele de termogeneză.

Sunt cunoscute câteva cazuri în care activitatea de termogeneză a microorganismelor a fost folosită – ca de exemplu pentru încălzirea serelor cu ajutorul unor culturi de microorganisme în lăzi cu deşeuri organice.

Bibliografie

1.F.T Tănăsescu – Conversia energiei, Ed. Tehnică, Bucureşti 19862.I. Popescu, E. Turcu – Energia, încotro?, Ed. Scrisul Românesc,19783. INTERNET

APA GEOTERMALA-SURSA REGENERABILA DE ENERGIEPROF.VIORICA MUŞET

COLEGIUL TEHNIC IOAN CIORDAŞ BEIUŞPROF.CATIŢA ILE

S08 NICOLAE POPOVICIU BEIUS

1.Introducere

Utilizarea intensivă a combustibililor fosili a modificat substanţial nivelul de CO2 din atmosferă,rezultând o încălzire generală datorită efectului de seră.Conform estimărilor în anul 2050,pentru satisfacerea cererii de energie, temperaturaTerrei va creşte cu 2 grade C.

Caracterul limitat al resurselor energetice, având în vedere că peste 90% din consumul mondial de energie provine din combustibili fosili precum şi diversele forme de poluare produse prin folosirea acestora, impune căutarea de noi surse de energie.

Comisia Europeană a propus o strategie de creştere a producţiei şi consumului de energie regenerabilă, pentru a reduce dependenţa de petrol şi gaze naturale. Ţintele Uniunii Europene în domeniul energiei regenerabile sunt: dublarea ponderii energiei regenerabile în consumul brut de la 6% la12%;creşerea energiei verzi în totalul consumului de electricitate de la 14% la 22% până în 2010; creşterea ponderii biocombustibilului pe piaţa de combustibil în transport la 5,75% până în 2010; reducerea consumului de energie cu 20% până în 2020, prin creşterea eficienţei energetice.

În condiţiile concrete din România în balanţa energetică se iau în considerare următoarele tipuri de surse regenerabile de energie:

- energia solară;- energia eoliană;- hidroenergia;- biomasa, care provine din reziduuri de la exploatări forestiere şi agricole, deşeuri din prelucrarea

lemnului şi alte produse;- energia geotermală înmagazinată în deşeuri şi zăcăminte hidrogeotermale subterane.

2.Formarea şi exploatarea apei geotermale

Izvoarele naturale termale, fierbinţi, sunt martorii unui potenţial energetic inepuizabil, ascuns în interiorul pământului,cunoscut sub numele de energie geotermică sau geotermală.

Rezerva totală a acestui tip de energie, estimată în urma unor cercetări efectuate sub egida ONU, până la o adâncime de 10 km, se evaluează a fi de 7 miliarde tone de combustibil echivalent, adică de 1000 de ori mai mare decât nivelul consumului de energie din intreaga lume în anul1981. Energia geotermală cuprinde caldura existentă în interiorul pământului, acumulată de-a lungul evoluţiei sale. Ea este determinată fie de factori interni, precum gravitaţia, dezintegrarea radioactivă, diferite reacţii chimice, mişcări verticale etc., fie de factori externi precum radiaţiile cosmice, activitatea solară, activitatea umană etc. Potenţialul energetic geotermal prezintă avantajele că este regenerabil, creşte cu adâncimea şi cu căldura pământului.

Fig.1. Gradientul termic, prelucrare după Interational Geothermal Association

Aceste variaţii determină existenţa a două feluri de energie geotermală foarte diferite, atât din punct de vedere al modului de manifestare, cât şi al utilizărilor lor, adică:

Energia ridicată, legată de prezenţa rocilor calde puţin adânci, care face posibilă atingerea unor temperaturi de ordinul a 3000ºC la o 1000 m adâncime. Aceste temperaturi ridicate sunt indicate pentru producerea energiei electrice.

Energia redusă, determinată de un gradient geotermal mediu sau uşor superior mediei. Ea permite obţinerea unor temperaturi de 80ºC la adâncimea de 2000 m. În funcţie de temperaturile ce o caracterizează, acest tip de energie se poate folosi la încălzirea imobilelor, serelor, piscicicultură, baze de agrement, precum şi în industrie.

În funcţie de natura terenurilor, zăcămintele de energie geotermală se prezintă sub formă zăcăminte de abur sau apă caldă.În figura 2 se poate urmării modul de formare a rezervoarelor subterane de apă geotermală.

Fig.2. Rezervor geotermal

În România unul dintre cele mai importante zăcăminte geotermale aflate în exploatare este localizat în vestul ţării, în Câmpia de Vest. Ea este utilizată la încălzirea unor locuinţe (Oradea, Beiuş), încălzirea serelor (Oradea, Secuieni). Izvoarele naturale se află în Munţii Apuseni la aproximativ 80 Km est de oraşul Oradea. Conform specialiştilor aceste resurse au o vechime de 2000 de ani.

Fig.3. Localizarea zăcămintelor geotermale în România

Potenţialul geotermic util pentru România se evaluează că ar fi echivalent cu 0,7 milioane tone combustibil convenţional anual. Din punct de vedere al gradientului de temperatură România se încadrează între 6,8ºC şi 7ºC la 100m adâncime. De obicei, apele geotermale au temperaturile sub 100ºC, marea majoritate fiind cuprinse între 60ºC - 90ºC, cu debite varind între 10 l/s şi 30l/s. De la această categorie fac excepţie zona Borş, unde temperatura creşte până la 125ºC, şi zona Felix unde debitul creşte până la 50 l/s.Conform ultimelor statistici, în România, apa geotermală este exploatată şi utilizată conform graficului din figura 4.

Fig.4.Repartiţia pe tipuri de consumatori a apei geotermale în România

Apa geotermală utilizată în cadrul municipiului Beiuş provine din două sonde în exploatare şi utilizare. În cadrul municipiului Beiuş apa geotermală este folosită ca agent termic primar pentru încălzirea locuinţelor şi asigurarea apei calde menajere. Astfel, se asigură un debit de aproximativ 300m 3 /h de apă geotermală la temperatura de + 78º C din cele două sonde. Agentul termic de încălzire şi apă caldă menajeră este folosit în apartamente precum şi pentru: Spitalul Vechi, Spitalul Nou, creşă şi grădiniţă, Colegiul Tehnic Ioan Ciordaş, Liceu Pedagogic şi Samuil Vulcan, S08 Nicolae Popoviciu, Corp Armată, Primărie, Biserici etc. Capacitatea instalată este de 18,19 Gcal/h, din care 6,71Gcal/h pentru preparare apă caldă menajeră 16 ore/zi la temperatura de t = +60º C şi 11,48 Gcal/h pentru preparare agent termic pentru încălzire în perioada 15 octombrie - 15 aprilie 24h/zi, la temperatura t = + 68º C. La acestea se adaugă o serie de instituţii (pompieri, poliţie, tribunal), bănci, farmacii, societăţi comerciale, cu un număr ce depăşeşte 140, racordarea fiind în continuă expansiune, preconizându-se în următorii 5 ani efectuarea unui nou foraj şi o deservire de 80% din populaţie inclusiv la casele particulare.

Exploatarea şi prepararea agentului termic şi a apei calde menajere se realizează în punctele termice conform schemei din figura 5.

Fig. 5. Schema de principiu a unui punct termic3. Concluzii

1. Alături de celelalte surse neconvenţionale de energie: hidraulică, valurilor, mareelor, curenţilor oceanici, solară, eoliană, şisturilor bituminoase, nisipurilor asfaltice, biomasei, energia geotermală

oferă în anumite condiţii o alternativă viabilă combustibililor fosili şi cu efecte negative minime asupra mediului înconjurător;

2. Folosirea ca agent termic a apei geotermale aduce o economisire de ≈ 2400 t/an CLU şi o poluare redusă a mediului înconjurător deoarece elimină deşeurile, substanţe toxice, zgomotele şi vibraţiile transportul şi depozitare combustibililor în cazul utilizării metodei clasice de termoficare.

3. Se poate asigura reinjectarea apei în zăcământ scurtându-se considerabil durata de refacere, regenerare a bazinului geotermal.

4. Folosirea apei geotermale nu implică alte materiale sau substanţe care să fie ambalate, din această cauză nu se pune problema modului de gospodărire a ambalajelor sau măsuri pentru protecţia mediului.

5. Apa geotermală este folosită pentru tratament balnear, agrement, asigurându-se şi dezvoltarea turismului zonal.

6. Dezavantajul apei geotermale este faptul că prezintă o uşoară radioactivitate de aceea ea nu poate fi folosită ca apă potabilă.

Bibliografie

[1]. Barr, R.C., (1990), Geothermal energy and electrical power generation, Earth Power Corporation Report, USA.[2]. Benţe, F., Benţe, C., (2004), Geografie economică mondială, Edit. Univ. din Oradea, Oradea.[3]. Gordan, M., Tomşe, M., (1998), Optimum geothermal plant design, Analele Universităţii din Oradea. [4].. *** (1995), Bilanţuri termice din Beiuş.[5].. *** (1998), Amenajare punct termic geotermal Beiuş, S.C. Calor Gas S.R.L., Oradea.[6]. *** (1999), Proiect de execuţie sonda 3003 H Beiuş, S.C. Hidroservices S.A., Bucureşti.[7].. *** (2002), Manual de instalaţii, instalaţii de încălzire, Edit. Arithtecno, Bucureşti.[8].. *** w.w.w. altermediainfo. , Mihai Surducan, Introducere în energia geotermală

REALIZAREA UNUI PROIECT PENTRU ÎNCĂLZIREA CU ENERGIE SOLARĂ A UNEI LOCUINŢE

PROF.PETCOVICIU OANA GRUP ŞCOLAR INDUSTRIAL “AUREL VLAICU “ARAD

I. INTRODUCERE

Energia solară este energia radiantă produsă în Soare ca rezultat al reacţiilor de fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ prin spaţiu în cuante de energie numite fotoni, care interacţionează cu atmosfera şi suprafaţa Pământului. Intensitatea radiaţiei solare la marginea exterioară a atmosferei, când Pământul se află la distanţa medie de Soare, este numită constantă solară, a cărei valoare este de 1,37*106 ergs/sec/cm2 sau aproximativ 2 cal/min/cm2. Cu toate acestea, intensitatea nu este constantă; ea variază cu aproximativ 0,2 procente în 30 de ani. Intensitatea energiei solare la suprafaţa Pământului este mai mică decât constanta solară, datorită absorbţiei şi difracţiei energiei solare, când fotonii interacţionează cu atmosfera.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.

Absorbţia naturală a energiei solare are loc în atmosferă, în oceane şi în plante. Interacţiunea dintre energia solară, oceane şi atmosferă, de exemplu, produce vânt, care de secole a fost folosit pentru morile de vânt. Utilizările moderne ale energiei eoliene presupun maşini puternice, uşoare, cu design aerodinamic, rezistente la orice condiţii meteo, care ataşate la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei reţele de distribuţie locală sau regională.

Aproximativ 30% din energia solară care ajunge la marginea atmosferei este consumată în circuitul hidrologic, care produce ploi şi energia potenţială a apei din izvoarele de munte şi râuri. Puterea produsă de aceste ape curgătoare când trec prin turbinele moderne este numită energie hidroelectrică. Prin procesul de fotosinteză, energia solară contribuie la creşterea biomasei, care poate fi folosită drept combustibil incluzând lemnul şi combustibilele fosile ce s-au format din plantele de mult dispărute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot fi, de asemenea, extrase din biomasă.

De asemenea, oceanele reprezintă o formă naturală de absorbţie a energiei. Ca rezultat al absorbţiei energiei solare în oceane şi curenţi oceanici, temperatura variază cu câteva grade. În anumite locuri, aceste variaţii verticale se apropie de 20C pe o distanţă de câteva sute de metri. Când mase mari de apă au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevăd că un circuit de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatură mai mare şi transferând o cantitate mai mică de energie celei cu temperatură mai mică. Diferenţa între aceste două energii calorice se manifestă ca energie mecanică, putând fi legată la un generator pentru a produce electricitate.

EXEMPLU DE INSTALAŢIE SOLARĂ PENTRU ÎNCĂLZIREA APEI PENTRU O LOCUINŢĂ

Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcţiune un sistem de conversie a energiei electrice convenţionale.

II.ESTIMAREA PROIECTULUI PENTRU ÎNCĂLZIREA UNEI LOCUINŢEa) ESTIMAREA TEHNICO-ECONOMICĂ

În faza studiilor preliminare, evaluarea tehnico-economică poate fi făcută cu ajutorul GRS.Studiul include :

- o estimare a costurilor de construire pentru instalarea sistemului , având costuri globale ale proiectului obiective;

- o estimare a costurilor anuale în care să fie cuprinse costuri de întreţinere a echipamentului şi cele de monotorizare a acestuia ) monitorizare de la distanţă a întregului sistem);

- realizarea unor ipoteze privind costurile energetice convenţionale ( alimentarea cu energie convenţională, ca sistem de rezervă, etc.);

- energia necesară pentru realizarea alimentării cu apă caldă a locuinţei pe perioada unui an întreg;- impactul instalaţiei solare asupra mediului;- timpul în care se realizează amortizarea costurilor necesare realizării, punerii în funcţiune şi

întreţinerii instalaţiei;- costurile globale necesare pe întreaga perioadă de funcţionare a instalaţiei, recalculată la valoarea

curentă a lor.Investiţia include toate costurile începând cu proiectarea sistemului, aprovizionarea cu

componente şi instalarea acestor componente, şi de asemenea costurile necesare cu instruirea personalului în vederea realizării, punerii în funcţiune şi întreţinerii sistemului solar proiectat.

Costurile de operare sunt dificil de estimate şi, de obicei, depind de performanţele sistemului şi pentru ce este utilizat sistemul solar de realizare a apei calde ( sistem pentru încălzire, sistem de realizare a apei calde pentru spălare, suprafaţă ce urmează a fi încălzită sau necesar mc pe zi pentru apă caldă, etc.).

Costurile de operare sunt calculate începând cu costurile necesare pentru o alimentare de rezervă, precum şi costurile cu instruirea personalului. De semenea, în această categorie de costuri pot intra şi costuri anuale ale împrumutului bancar necesar pentru finanţarea investiţiei.

Costurile de întreţinere cuprind toate costurile legate de întreţinere, reparare sau schimbare a tuturor părţilor componente ale sistemului în cazul sistemului solar de alimentare cu apă caldă.

b) PROIECTAREA EFECTIVĂ A UNUI SISTEM SOLAR

Sistemul solar este echipat cu aparatură controlată de la distanţă care face posibilă înregistrarea felului în care se realizează alimentare a cu apă caldă realizată de panoul solar, pe perioade lungi de timp.

După utilizarea unei astfel de instalaţii solare de-a lungul unui an întreg, evaluarea performanţelor se pot realize pe două căi şi anume :

- dacă randamentul energiei realizate de către sistemul solar este mai mare de 90% faţă de calculele de estimare, monitorizarea sistemului va mai continua pentru încă 4 ani fără a recurge la modificarea în vreun fel a acestuia;

- dacă acest randament este mai mic, există 2 variante de intervenţie şi anume îmbunătăţirea instalaţiei fără încărcarea excesivă a costurilor sau compensarea instalaţiei solare cu alte tipuri de energii regenerabile sau nu, care să completeze neajunsurile constatate.În toate cazurile, în următorii 5 ani, producţia sistemului solar trebuie să fie măsurabilă astfel încât

să se poată constata faptul că această instalaţie produce sau nu cu un randament de 90% din producţia calculată a fi necesară.

Performanţele instalaţiei proiectate vor fi analizate utilizând metoda lunară de estimare pentru performanţele sistemului solar, pe scurt metoda SOLO.

Cerinţele producţiei de energie duc la necesitatea unei supravegheri constante, a programării unui randament bun a sistemului şi a măsurării performanţelor sistemului. Sistemul solar are nevoie, şi din această cauză, de un sistem de supraveghere şi înregistrare a tuturor parametrilor, de la distanţă, system care utilizează de obicei linii telefonice. Acest sistem de supraveghere are funcţie dublă şi anume de a asigura un control permanent asupra sistemului solar şi a modului de lucru a tuturor componentelor sistemului solar cât şi de informare în mod automat a celui care cupraveghează instalaţia în cazul defectării sistemului sau a unor componente ale sistemului.

El este un instrument esenţial în obţinerea unor rezultate garantate.Proiectarea unui stadium tipic de fazabilitate utilizând procedura GRS, toate studiile de fezabilitate

pentru sistemul solar de alimentare cu apă caldă, şi care să cuprindă următoarele elemente :

1) Introducere – prezentare :- prezentarea beneficiarului şi a motivelor realizării proiectului;- stabilirea tipului proiectului, situaţiei utilizării acestuia precum şi a mărimii sale;- tipul de proiect( cu alte cuvinte dacă este un proiect nou sau o extensie la unul deja realizat )

2) Descrierea instalaţiei cu care se va echipa ( sistemul nou sau cel existent ):- tipuri de necesităţi, frecvenţe de utilizare, sezonabilitatea proiectului ( proiect utilizat doar în

anotimpurile calde sau utilizat pe tot parcursul anului;- profilul consumurilor estimate ( consumuri yilnice, săptămânale, lunare, anuale, etc);- ce fel de sistem energetic v-om avea( nou sau existent) care va fi utilizat ca system de rezervă în

cazul neutilizării celui actual;- mărimea rezervorului de stocare, existent sau planificat.

3) Principii de funcţionare în cazul utilizării energiei convenţionale:- Funcţionare cu boiler;- Descrierea poziţionării echipamentului;

4) Propunere asupra noului sistem solar care urmează a fi implementat:

- descrierea noilor principii de lucru;- descrierea tehnică a noului mod de lucru;- colectori solari, circuit primar, incluzând proiectarea efectivă a construcţiei;- construirea pe premise tehnice ;- cum este realizată electricitatea;- modul de realizare a testării şi controlul;- modul de realizare a pornirii- supravegherea continuă a sistemului.

5) Costurile executării proiectului- estimarea costurilor punct cu punct;- costul total al obiectivului;- costuri anuale de funcţionare : întrţinere şi supraveghere pe parcursul unui an şcolar;- costuri economice;- costuri de referinţă pentru energia convenţională – considerată de rezervă;- costurile anuale de producere a energiei ;- costurile privind impactul asupra mediului;- amortizarea.

6) Anexe- rezultatul performanţelor anuale planificate prin metoda SOLO;- planul de amplasare a tuturor instalaţiilor existente şi planificate;- planul de amplasare a sistemului solar planificat;- scheme pentru sistemul de rezervă, tancuri de depozitare, colectori.

BIBLIOGRAFIE :1.Armin Temessl, Werner Weiss - Instalaţii solare.Proiectarea şi construcţia instalţiilor solare, Editura MAST – 2008

2.Vladimir Fara, Radu Grigorescu,- Conversia energiei solare in energie termica : Principii si aplicatii Editura Stiintifica si Enciclopedica , 2002

3. ConstantinHerbst, Ion Letea - Resursele energetice ale pamintului - Editura Stiintifica - 1990

http://bibliophil.bibliotecamm.ro/?s=catalog&f=3&ca%5Bc1%5D=10&ca%5Bc1t%5D=3&ca%5Bc1v%5D=Editura%20Stiintifica

http://bibliophil.bibliotecamm.ro/?s=catalog&f=3&ca%5Bc1%5D=10&ca%5Bc1t%5D=3&ca%5Bc1v%5D=Editura%20Stiintifica%20si%20Enciclopedica

http://bibliophil.bibliotecamm.ro/?s=catalog&f=3&ca%5Bc1%5D=24&ca%5Bc1t%5D=3&ca%5Bc1v%5D=Grigorescu,%20Radu

SCHIMBARILE CLIMATICE – ENERGII ALTERNATIVE

PROFESOR PETER ROXANA DIRECTOR ADJUNCT VAIDAHAZAN IOAN

COLEGIUL TEHNIC EDMOND NICOLAU CLUJ-NAPOCA

Tema centrală a acestei lucrări are ca punct de pornire schimbările climatice, protecţia mediului şi dezvoltarea durabilă, care sunt esenţiale pentru progresul economiei europene prin creativitate şi inovare.

Lucrarea conţine un set de lecţii orientate pe domeniul protecţiei mediului prin utilizarea materialelor ecologice, a energiilor alternative cu randament ridicat. Acestea se adresează elevilor, agenţilor economici şi instituţiilor functionale din comunitate.

Scopul este de a conştientiza şi de a transmite către grupul ţintă informaţii şi cunoştinţe despre problemele de mediu cu impact în formarea profesională şi dezvoltarea durabilă a economiilor europene. De asemenea prin conţinutul lecţiilor, lucrarea îşi propune să sporească gradul de conştientizare şi competenţă pe tema schimbărilor climatice, protecţia şi gestionarea durabilă a mediului. Acest lucru contribuie la îmbunătăţirea calităţii în educaţie şi este, prin urmare, ancorată în contextul procesului de la Lisabona şi Strategia de dezvoltare durabilă a UE.Proiectul didactic esta conceput astfel încât să poată fi utilizat în parcurgerea modulelor precizate de programa şcolară, la sfârşitul unităţii de învăţare sau în cadrul orelor de dirigenţie. Alte materiale elaborate vor fi concretizate în:

Un set de filme tematice, având statut de auxiliar curricular pentru orele de dirigenţie şi pentru cele de specialitate;

Un ghid numit “Schimbare climatică - protecţia mediului“ care va avea statut de auxiliar curricular pentru mai multe discipline;

Un glosar de termeni tehnici român-englez- francez. Este esenţial ca abordarea temelor să aibă un caracter interdisciplinar atât din punct de vedere tehnic, cât şi lingvistic; planificarea şi generarea conţinuturilor se va realiza împreună cu profesorul de limba engleză sau franceză, fiecare urmăreşte obiectvele specifice disciplinei pentru formarea competenţelor profesionale şi ligvistice. Exemplificare: o temă/lecţie din domeniul energiei eoliene.

Unitatea de invatare nr.4 Centrale pe baza de energie regenerabila Variante constructive:

Centrala eoliana; Centrala solara; Centrala mareomotrica; Centrala geotermala;

… Tema nr.4.1. Centrala eoliana - Fişa de sarcini nr.4.1

Obiective: 1.Analiza comparativa privind puterea, productia electrica si eficienta centralelor eoliene fata de cetralele clasice ; 2.Identificarea elementelor constructive ale centralelor eoliene ;

A.Elemente teoretice 1. Generalităţi:

Este una din cele mai vechi surse de energie nepoluantă;Ele sunt construite în locuri cu vânt puternic, grupate in aşa-numitele "wind farms”;Este folosita puterea vântului, care prin elice rotative si cu ajutorul generatoarelor electrice se transforma in energie electrica distribuita in sistemul energetic.

Elemente comparative privind puterea: turbine eoliene de la 1 - 2 kW la 5 MW; cele mai mari turbine eoliene instalate în prezent în Franţa

au o capacitate de la 1 la 3 MW); centrale fotovoltaice solare de putere de la câteva sute de waţi la 20 MW (20 MW record: Centrale

solare Beneixama Spania); centrale termodinamice solare care dezvoltă o putere de la 2 la 350 MW (record: 354 MW staţia

Luz Energie Solara în Mojave Desert în California, SUA); centrale hidro-electrice de la zeci de kW la 3000 MW (record: 32 de turbine de 700 MW, este de 22

400 MW - China); reactor nuclear: în jur de 900 - 1 300 MW, în general, (record: 1 550 MW NPP Civaux sud de

Poitiers).

Elemente comparative privind producţia: Cu toate acestea, puterea este reprezentantă la posibilul vârf de producţie, şi nu puterea totală de producţie, energia solară şi eoliană sunt dependente de climă şi de vreme, inclusiv sistemele de energie şi combustibili nucleari sunt pe deplin limitate.

O unitate nucleară de 1 000 MW putere poate, fără incidente, să facă parte dintr-o bază de operare, de aproximativ 8 000 GWh pe an. Este dificil de a reduce producţia la o centrală şi în cazul în care depăşeşte necesarul, aceasta trebuie să fie depozitată.

Cifra de producţie pentru centralele eolienele europene instalate este de 2 000 MWh aproximativ 23% din totalul producţiei anuale de energie electrică.

centralele solare fotovoltaice produc între 1000 şi 1 200 GW.b Având în vedere producţia lor intermitentă, nici eolienele, nici panourile solare nu pot asigura

cantitatea maximă necesară.

Caracteristici tehnice Eficienţa energetică (precum şi puterea de ieşire) a turbinelor eoliene depinde de viteza vântului, mai exact, de direcţia vântului. Turbinele eoliene în prezent comercializate au nevoie de o viteză a vântului în intervalul de 11 - 90 km / h (3 - 25 m / s). Energia eoliană trebuie să fie completată cu o energie de rezervă pentru perioada cu mai puţin vânt, sau se va utiliza un mijloc de stocare a energiei (acumulatori, stocarea apei şi mai recent, hidrogen).

Viitorul energiei eoliene

Creşterea preţurilor la combustibilii fosili a făcut cercetarea în domeniul energiei eoliene mai atractivă pentru investitori. Tehnologia utilizată în prezent pentru captarea energiei eoliene constă în folosirea unui propulsor pe o axă orizontală. Unele prototipuri utilizează o axă verticală de rotaţie la care se pot adăuga cabluri şi panouri pentru o mai bună captare.

Tehnologia axei orizontale are câteva dezavantaje:-Amprenta spaţială este importantă; este o sferă cu un diametru egal cu cel al elicei; este necesar un catarg de o anumită înălţime pentru a capta vântul cel mai puternic posibil.-Vântul trebuie să fie cât mai regulat posibil, şi, prin urmare este interzisă amplasarea lor în aşezări urbane sau în teren accidentat.-Viteza elicei este direct proporţională cu dimensiunea sa, ceea ce poate provoca disfuncţionalităţi şi zgomot de cartier. În practică, viteza palelor/lame fixate pe turbina eoliană nu depăşeşte 100 m / s.

Noile turbine eoliene sunt dezvoltate în scopul de a realiza o tehnologie care evită zgomotul, congestiile de trafic şi fragilitatea lamelor, având capacitatea de a fi utilizate în vânt, indiferent de direcţia şi puterea acestuia. Unele turbine eoliene sunt mici, cu scopul de a se putea instala pe acoperiş, terase de apartament, clădiri în oraşe. Turbinele de pe acoperişurile clădirilor industriale şi comerciale variază de la câteva zeci de kW la sute de kilowaţi. Viteza de rotaţie a lor este mică, şi dependentă de viteza vântului. Puterea lor variază liniar cu viteza vântului, care poate varia de la 5 km / h la peste 200 de kilometri pe oră, fără să fie nevoie de celebrul "pavilion set" turbine eoliene lame.

Depozitarea şi stocarea energiei.

Energia eoliană are un caracter intermitent şi necontrolabil, deci este necesară o mare capacitate de stocare.

1. Pentru o comunitate care se alimentează cu energie electrică produsă de către un grup disel în proporţie de 100%, prin instalarea a două turbine eoliene şi a unor baterii de mare capacitate s-a reuşit acoperirea a 86% din total consum, restul de 14% fiind produsă de către grupul disel. Pentru a atinge un procent de 100% alimentare cu energie eoliană este necesar a se investi în capacitatea de stocare.

2. În cazul fluctuaţiei curenţilor de aer este necesară depozitarea energiei astfel încât alimentarea să decurgă în mod constant. Astfel două linii de producţie de energie eoliană şi respectiv stocare funcţionează în mod complementar rezultând o linie de producţie complementară.

3) În SUA, o companie dezvoltă noi turbine eoliene, care produc aer comprimat în loc de energie electrică. În nacela de turbine eoliene în loc de un alternator este, prin urmare, un compresor de aer. De aer comprimat este stocat şi vă permite să rulaţi un generator de ori de la momentul în care nevoile sunt mai mari.

Structura,elemente constructive

Vantul pune in miscare palele care actioneaza generatorul electric. Sistemul mecanic are in componenta : un regulator de viteza, sistem de control al turatiei care transmite miscarea de rotatie catre generatorul electric.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:WindCompilationW1.jpg

Energia electrica rezultata este transmisa unui sistem regulator unde este preparata pentru injectia in sistemul general de distribuirea energiei electrice sau in sistemul de captare/stocare a energiei. Nacela este plsata pe un pilon de inaltime variabila care realizeaza doua functii : sustinere si permite rotatia in plan orizontal(sistem de orientare pe directia curentilor de aer). Echipamentele de racire asigura functionarea normala indiferent de conditiile climatice.Controlul sistemului este actionat de la distanta prin tehnologie telematica.

Obs : aspectele teoretice vor fi transmise intr-o limba de circulatie internationala ,urmarindu-se obiectivele specifice disciplinei. Parttea a II-a a lectiei (Fişa rezultatelor obţinute şi evaluarea lucrării) va fi tratata in limba romana si in limba de circulatie internationala ( engleza , franceza sau dupa caz) .

B.Fişa rezultatelor obţinute şi evaluarea lucrării a) Precizati doua avantaje ale energiei eoliene comparativ cu energiile clasice:

Putere energetica - --

productie ---

eficienta ---

b) Detaliati principiul clasic de functionare a centralelor eoline(1) si avantajul utilizarii lor pe scara larga (2):1. ……………………………………….........................................................................................................................

.................................................................................................................2. ………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………..c) Enumerati elementele componente lae centralei eoliene clasice si definiti rolul lor :

Elemente componenete Rolul elementelor componenete observatii

.

.

.

Profesorul/ evaluatorul va aprecia testul in functie de obiectivele fixate sigrupul tinta aferent.

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR- MODALITĂŢI DE APLICARE

PROFESOR POP VALENTIN, COLEGIUL ECONOMIC F. S. NITTI TIMIŞOARA

GENERALITATI

Având în vedere nevoia tot mai crescuta de energie si neînţelegerile tot mai dese între Rusia şiAvând în vedere nevoia tot mai crescuta de energie si neînţelegerile tot mai dese între Rusia şi Ucraina pe o parte, Rusia şi U.E. pe altă parte, care afectează puternic climatul social din România darUcraina pe o parte, Rusia şi U.E. pe altă parte, care afectează puternic climatul social din România dar şi ca urmare a evenimentelor petrecute în anul 2006, când Uniunea Europeanã s-a vãzut tot mai expusã laa urmare a evenimentelor petrecute în anul 2006, când Uniunea Europeanã s-a vãzut tot mai expusã la instabilitatea de aprovizionare cu resurse energetice şi la creşterea preţurilor acestora pe pieţeleinstabilitatea de aprovizionare cu resurse energetice şi la creşterea preţurilor acestora pe pieţele internaţionale de energie, constatând şi insuccesul parţial în acţiunea de dezvoltare a surselor regenerabileinternaţionale de energie, constatând şi insuccesul parţial în acţiunea de dezvoltare a surselor regenerabile de energie, s-a decis pregãtirea unui nou set de politici energetice având ca orizont anul 2020.de energie, s-a decis pregãtirea unui nou set de politici energetice având ca orizont anul 2020.

Dorinţa Guvernului României este de a participa la construcţia a doua gazoducte împreună cu alteDorinţa Guvernului României este de a participa la construcţia a doua gazoducte împreună cu alte ţari din Uniunea Europeană dar şi de a se găsi pe harta traseului lor, este salutară din toate punctele deţari din Uniunea Europeană dar şi de a se găsi pe harta traseului lor, este salutară din toate punctele de vedere: economic, social, politic. România şi-ar consolida forţa geopolitica în regiune. vedere: economic, social, politic. România şi-ar consolida forţa geopolitica în regiune.

Dar, până la materializarea acestui proiect gigant, ar trebui să ţinem seama de potenţialul energeticDar, până la materializarea acestui proiect gigant, ar trebui să ţinem seama de potenţialul energetic al surselor regenerabile de energie din Româniaal surselor regenerabile de energie din România. .

În tabelul de mai jos , este prezentat potenţialul energetic al ţării noastre.Sursa de energieSursa de energie regenerabilãregenerabilã

PotenţialulPotenţialulenergetic anualenergetic anual

Echivalent economicEchivalent economicenergie (mii tep)energie (mii tep)

Echivalent economicEchivalent economicenergie (mii tep)energie (mii tep)

Energie solarã: - termicãEnergie solarã: - termicã- fotovoltaicã- fotovoltaicã

60x1060x106 6 GJGJ1.200 GWh1.200 GWh

1.433,01.433,0103,2103,2

Energie termicãEnergie termicãEnergie electricãEnergie electricã

Energie eolianãEnergie eolianã 23.000 GWh23.000 GWh 1.978,01.978,0 Energie electricãEnergie electricãEnergie hidro,Energie hidro,din care sub 10 MWdin care sub 10 MW

40.000 GWh40.000 GWh6.000 GWh6.000 GWh

516,0516,0 Energie electricãEnergie electricã

BiomasãBiomasã 318x10318x106 6 GJGJ 7.597,07.597,0 Energie termicãEnergie termicãEnergie geotermalãEnergie geotermalã 7x107x106 6 GJGJ 167,0167,0 Energie termicãEnergie termicã

(Tep - tonã echivalent petrol = 11,6 MWh)(Tep - tonã echivalent petrol = 11,6 MWh)

Se doreşte ca ponderea energiei electrice produse din surse regenerabile de energie în consumulSe doreşte ca ponderea energiei electrice produse din surse regenerabile de energie în consumul naţional brut sã ajungã la 11% pânã în anul 2010.naţional brut sã ajungã la 11% pânã în anul 2010.

România, datoritã poziţiei geografice, reliefului şi condiţiilor climatice ce rezultã din acestea, poateRomânia, datoritã poziţiei geografice, reliefului şi condiţiilor climatice ce rezultã din acestea, poate fi consideratã “o ţarã cu resurse regenerabile modeste”. Sursele regenerabile pot aduce însã o contribuţiefi consideratã “o ţarã cu resurse regenerabile modeste”. Sursele regenerabile pot aduce însã o contribuţie importantã la balanţa de energie a ţãrii şi la diminuarea ponderii importului de resurse energetice.importantã la balanţa de energie a ţãrii şi la diminuarea ponderii importului de resurse energetice.

Resursele regenerabile nu pot înlocui în totalitate necesarul de energie electrica al ţării, dar acoloResursele regenerabile nu pot înlocui în totalitate necesarul de energie electrica al ţării, dar acolo unde climatul sau relieful este propice, microcentralele solare sau eoliene pot fi o soluţie pentru miciiunde climatul sau relieful este propice, microcentralele solare sau eoliene pot fi o soluţie pentru micii consumatori.consumatori.

Energia solară .Energia solară .

Dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, este energia solara, aceasta oferă siguranţa si acurateţea cea mai mare. Atmosfera reflecta aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiaţia solara; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar si aşa aceasta cantitate este de 170 de milioana de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale.

Intr-o oarecare măsura fiecare casă este încălzită de Soare dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la amiază ,iar pe partea răcoroasa mai mici.

Energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte apa rece care curge prin panourile plate , închise, numite colectoare. Acestea funcţionează ca nişte radiatoare inverse,

absorb căldura pentru. a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care sa permită absorbirea unei cantităţi cât mai mari de energie.

Bateriile solare sunt nişte instrumente elctronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru. producerea energiei electrice. Modulul de baterie solara este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Intr-o fotocelula se generează o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule in serie, pentru. ca bateria solara sa se poată folosi ca sursa de energie. Fotocelulele sunt nişte placi subţiri din materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale si la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru. alimentarea energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majorităţii ceasurilor cu quartz.

In locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar uneiIn locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodarii este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosita pentru.gospodarii este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosita pentru. încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se întrerupe odată cu lăsarea seriiîncărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrica nu se întrerupe odată cu lăsarea serii.

Energia eolianăEnergia eolianăEnergia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantuluiEnergia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantului Pentru ca vantul este o sursa de energie curata si interminabila, turbinele de vant sunt instalate inPentru ca vantul este o sursa de energie curata si interminabila, turbinele de vant sunt instalate in tarile dezvoltate si acolo unde intensitatea vantului permite puterii eoliane sa poata fi exploatata, pentru atarile dezvoltate si acolo unde intensitatea vantului permite puterii eoliane sa poata fi exploatata, pentru a suplini sursele traditionale de energie electrica.suplini sursele traditionale de energie electrica.

Energia eoliana e o sursa de putere electrica promitatoare in viitor datorita ecologitatii si infinitatiiEnergia eoliana e o sursa de putere electrica promitatoare in viitor datorita ecologitatii si infinitatii sale. Totusi, pentru ca viteza vantului variaza in timpul zilei, sezonului sau anilor energia generata de vantsale. Totusi, pentru ca viteza vantului variaza in timpul zilei, sezonului sau anilor energia generata de vant e o resursa intermitenta. In zonele de pe glob cu actiune puternica a vantului turbinele actioneaza in jur dee o resursa intermitenta. In zonele de pe glob cu actiune puternica a vantului turbinele actioneaza in jur de 60% din timpul anului. Chiar si asa vantul poate fi insuficient pentru ca turbinele sa functioneze la60% din timpul anului. Chiar si asa vantul poate fi insuficient pentru ca turbinele sa functioneze la capacitate maxima. Cu toate acestea tehnologia a reusit sa-si adapteze creatiile imbunatatindu-le sicapacitate maxima. Cu toate acestea tehnologia a reusit sa-si adapteze creatiile imbunatatindu-le si producand si alte ce folosesc acest tip de energieproducand si alte ce folosesc acest tip de energie.

Compunerea sistemului:

1. Pale

- Forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Acest design este propriu

fiecarui tip de generator electric.

2. Nacela

- Contine generatorul electric asigurand si o protectie mecanica

3. Pilon

- Asigura strucura de sustinere si rezistenta a ansamblului superior.

4. Fundatie - Asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian.

Functionarea sistemului eolian:

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 multiplicator de viteza care actioneza direct axul

central al generatorului electric.

Curentul electric obtinut este, fie transmis spre imagazinare in baterii si folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-

AC in cazul turbinelor de mica capacitate , fie livrat direct retelei de curent alternativ

Cea mai dezvoltata zona eoliana in Germania este Westfalia - regiunea Sintfeld, unde sunt montate 65 de

instalatii cu o capacitate de 180 milioane kWh pe an (adica suficient pentru 50.000 gospodarii).

In ţara noastră zona Bărăgan este cunoscută pentru intensitatea vântului dar şi întreg litoralul românesc, precum

şi zona depresiunilor.

HIDROGENUL- COMBUSTIBILUL VIITORULUI ÎN INDUSTRIA AUTOMOBILELOR

PROF. RĂDUŢI CRISTIANGRUPUL ŞCOLAR DE TRANSPORTURI AUTO - CRAIOVA

Energia este sursa vitalităţii civilizaţiei industriale şi o condiţie absolut necesară pentru a salva lumea de sărăcie. Metodele actuale de generare a energiei civilizaţiei industriale submineaza condiţiile de mediu la nivel local, regional şi global şi se bazează, în principal, pe prelucrarea de resurse fosile. În prezent apar zorii unei noi revoluţii a surselor de energie. Este vorba de utilizarea hidrogenului în locul folosirii petrolului şi a derivatelor acestuia. Miza este mondială. Lupta impotriva efectului de seră impune găsirea unei soluţionări ecologice a producerii energiei.

Estimând că la sfârşitul acestui secol populaţia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, în condiţiile unor drepturi de emisie uniforme pentru întreaga populaţie, pentru a nu depăşi concentraţia de CO2 de 450 ppm în atmosferă, ar fi necesar ca emisiile pe cap de locuitor să se limiteze la 0,3 tone C/locuitor, ceea ce pentru ţările dezvoltate reprezintă o reducere de 10 ori a actualelor emisii de gaze cu efect de seră.

Pentru atingerea acestui obiectiv ambiţios, propus de ţările Uniunii Europene, de a reduce de patru ori emisiile la orizontul anului 2050, se estimează o puternică “decarbonizare” a sistemului energetic, prin apelare atât la energia nucleară, dar mai ales la sursele regenerabile de energie.

Ţinând seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii şi de înlocuire a instalaţiilor existente, este necesar să se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii curate şi a celor care presupun consumuri energetice reduse. În acelaşi timp este necesară o profundă evoluţie a stilului de viaţă şi o orientare către o dezvoltare durabilă.

În condiţiile aderării ţării noastre la Uniunea Europeană, trebuie să ne aliem obiectivelor strategice ale acesteia în domeniul resurselor regenerabile. Sursele regenerabile de energie sunt energia solară, energia eoliană, energia geotermală, hidrotermală, biomasa, energia hidrogenului şi altele.

Metoda relativ nouă de producere a energiei electrice se bazeaza pe convertirea, în pile de combustie, a energiei termice şi a energiei chimice a anumitor substanţe în energie electrică. Întrucat pilele de combustie convertesc combustieul direct în energie electrică de două-trei ori mai eficient decât o poate face conversia termodinamică, pila de combustie constituie, prin definiţie, o tehnologie foarte eficientă, fiind o sursă potentială energetică de mare perspectivă, nezgomotoasă, nepoluantă şi compatibilă cu politica de resurse energetice regenerabile, fiabilă şi durabilă în timp (nu are piese în mişcare). Hidrogenul este cheia obţinerii în viitor a unei energii având cel mai inalt conţinut energetic pe unitatea de greutate dintre toţi combustibilii cunoscuţi. Când este ars intr-un motor, hidrogenul produce zero emisiuni; când este sursa de putere într-o celulă de combustie, singurul reziduu este apa curată la 250-3000C. Combinată cu alte tehnologii, ca de exemplu captarea şi stocarea carbonului, energii regenerabile, energia de fuziune, este posibil ca celula de combustie să genereze în viitor energii fară emisiuni nocive. Hidrogenul este singurul purtător de energie care face posibilă antrenarea unui aparat de zbor folosind energia solară.

La începutul secolului al XXI-lea se presupune că pilele de combustie vor deveni o tehnologie penetrantă: hidrogenul, în calitate de carburant, este din ce în ce mai mult considerat ca reprezentând “soluţia”, atât de constructorii de automobile, de ecologisti, cât şi de guverne, care nu doresc să impună măsuri impopulare destinate limitării circulaţiei auto. Utilizarea hidrogenului se va extinde de la alimentarea telefoanelor mobile pană la centrale electrice de putere.

Implementarea “economiei hidrogenului” va determina transformări care nu au mai fost văzute din secolul al XIX-lea şi de la începutul secolului al XX-lea, când lumea a trecut prin experienţa ultimei revoluţii energetice. Oamenii au trecut atunci de la lumina lumânării sau a opaiţului la lumina dată de gaz sau de electricitate, de la incălzirea sau gătitul prin arderea combustibilului în maşini de gătit cu foc deschis, ineficiente, la sobe şi maşini de gătit cu gaze sau electrice, de la deplasarea şi transportul mărfurilor cu pasul sau cu calul la folosirea mijloacelor rapide de deplasare: tren, vapor cu aburi, autovehicul, avion. Viaţa s-a imbunătăţit, activitatea cotidiană a devenit mai sigură, schimbul de mărfuri şi procesele de fabricaţie au înflorit, aproape orice aspect al vieţii a devenit mai bun.

Problema trecerii la un sistem energetic bazat pe hidrogen este o problemă de mare tehnicitate a cărei soluţionare face apel la discipline multiple care acoperă mai multe domenii, nu numai ale stiinţelor

inginereşti, ci şi ale stiinţelor sociale. Implicaţiile secundare pe care economia hidrogenului le-ar putea avea pe termen lung asupra societăţii industriale, economiei şi chiar a intregii societăţi sunt încă imprevizibile. Sociologii avertizează că urmările trecerii economiei la un sistem energetic bazat pe hidrogen ar fi comparabile cu cele generate de prima revoluţie industrială. Ecologiştii susţin insă că nu există alternativă la sistemul energetic bazat pe hydrogen, deoarece rezervele exploatabile de petrol şi gaze naturale, resurse absolut necesare ca materii prime nu numai în industria energetica ci şi în petrochimie (cine s-ar putea lipsi azi de masele plastice) vor fi complet epuizate în mai puţin de un secol.

Hidrogenul nu este o provocare numai pentru oamenii de ştiinţă, pentru lucrătorii din industria hidrogenului sau pentru guverne. El este o provocare pentru economişti - probabil o noua categorie de economişti. Provocarea constă în evaluarea şi comasarea beneficiilor multiple, extraordinar de valoroase, pentru a fi reflectate în pretul hidrogenului. “Aceasta ar fi esenţial pentru eficienţa economică globală, pentru binele public şi pentru politica industrială. Când preţul hidrogenului ar avea valoarea reală, incluzând şi ceea ce se numesc externalităţi, întreaga putere a sistemului de piaţă va facilita aducerea rapidă către societate a beneficiilor hidrogenului extrem de necesare – chiar şi în perioada în care omenirea ar mai dispune de suficient gaz pentru a-şi susţine economia.

SCURT ISTORIC. În literatura de specialitate se afirmă că ideea unei “economii a hidrogenului” s-ar fi născut şi dezvoltat sub impactul şocului petrolier, folosirea hidrogenului drept carburant fiind prezentată ca ultimul strigăt al modernităţii. În fapt, însă, utilizarea hidrogenului în calitate de “carburant universal”, lipsit de emisii poluante, a apărut cu mult inainte de şocul din 1973.

Hidrogenul a fost preparat petrolier cu mulţi ani în urmă şi a fost descoperit de Henry Cavendish (1731-1810) în 1766, numindu-l gaz inflamabil. Denumit de Antoine Laurent de Lavoisier în 1783, hidrogenul este cel mai răspândit element din univers.

Francoise Isaac de Rivaz (Elveţia) a construit în 1807 un motor cu ardere internă care a folosit drept combustibil un amestec de hidrogen cu oxigen .In “Insula misterioasă”, Jules Verne prezintă hidrogenul ca pe un combustibil al viitorului.

Piatra de temelie a actualei tehnologii a celulei de combustie a fost pusă în 1839 de către juristul şi fizicianul galez Sir William Robert Grove (1811-1896). Descoperirea a fost prezentată intr-o scrisoare trimisă în 1842 lui Michael Faraday.

În 1896, William W. Jacques a publicat în SUA, în Harper’s Magazine, o descriere a pilei sale de combustie alimentată cu cărbune, cocs sau carbon gazos.

Matei G. Marinescu (1903-1983), membru corespondent al Academiei Romane, a efectuat în anii '50 ai secolului XX cercetări privind pilele de combustie indicând modul de alegere a electrozilor pentru astfel de pile şi a efectuat experimentări pentru obtinerea de electrozi prin depunere electrolitică de platină.

Termenul de “economia hidrogenului” a fost folosit pentru prima oară la sfârşitul anilor 1960 de către John O’M. Bockris, consultant la General Motors. Cel de al treilea raport al Clubului de la Roma, apărut în 1976, consacra conceptul de “economie a hidrogenului”. Sub titlul “Civilizaţia Hidrogenului”, raportul enunţa că: “Este posibil ca în pragul secolului XXI să asistăm la juxtapunerea a două sisteme de distribuţie a energiei, aproape egale ca importanţă: unul pentru electricitate, altul pentru hidrogen, acesta din urmă fiind produs datorită energiei nucleare (fisiune sau fuziune) sau energiei solare.”

În SUA, Canada, Japonia, companiile naţionale din domeniul hidrogenului au promovat de mai mulţi ani, la nivel naţional şi internaţional, activitatea de cercetare, în timp ce în Europa cercetarea în acest domeniu s-a desfăsurat pana în anul 2000 numai la nivel de companie, cu schimb de informaţii, în cel mai bun caz, numai la nivel naţional.

La mijlocul anului 1999, un grup de companii europene s-a întrunit sub auspiciile Consiliului Industriei Chimice pentru a stabili o cooperare în vederea constituirii unei infrastructuri europene “HyNet” pentru utilizarea hidrogenului drept combustibil. Obiectivul “HyNet” este să dezvolte strategii şi să faciliteze introducerea hidrogenului ca purtător de energie la nivel paneuropean, acţionând ca o organizaţie informală cu resurse limitate. Oricum, în ultimii doi ani numărul companiilor europene care participă la grupul “HyNet” a ajuns la circa 40, iar în rândul acestora s-a format consensul ca hidrogenul va deveni principalul combustibil al viitorului şi ca industria europeană va beneficia din dezvoltarea de tehnologii proprii.

În decembrie 2002, un grup de cercetare “HyNet” s-a întrunit la Oslo şi a convenit asupra unei tematici de cercetare privind utilizarea hidrogenului pe care sa o propună în Programul Cadru de cercetare FP5. În perioada 14-16 ianuarie 2003, la Bruxelles s-au desfăşurat lucrările unui seminar organizat de Comisia Europeana pe tema hidrogenului, care a stabilit, printre altele, la sugestia unui grup tematic de lucru al infrastructurii europene “HyNet”, implementarea unei “pieţe locale” a hidrogenului şi a evidenţiat ca în Programul Cadru de cercetare FP6 există două subcapitole care se ocupă de energie şi transport care pot include teme de cercetare pentru dezvoltarea “economiei hidrogenului”, şi anume: wp1.6.1. “Sisteme energetice sustinute” şi wp1.6.2. “Transport sustinut de suprafaţă”.

Asociaţiile de specialitate din Europa au infiinţat Asociaţia Europeană a Hidrogenului, a cărei ambiţie este de a rivaliza cu cea americană. Această asociaţie a organizat primul ei congres în 2003, la Grenoble, cu sprijinul Comisariatului pentru Energia Atomică (CEA), Gaz de France, Air Liquide et Total Fina Elf.

În 1997 Congresul SUA a adoptat “Hydrogen Future Act” pentru a stimula dezvoltarea economiei hidrogenului. A fost o incercare de a satisface cerinţele de surse de energie curată şi de a produce şi stoca hidrogen. Presedintele George Bush a anuntat în 2003 o “Iniţiativa de Liberalizare a Combustibilului”, al carei scop este sa elibereze SUA de dependenţă crescandă de petrolul străin, prin dezvoltarea de tehnologii care sa asigure ca pilă de combustie cu hidrogen să devină un mijloc comercial nepoluant de antrenare a autovehiculelor. Numai în urmatorii 5 ani în cadrul “Iniţiativei de Liberalizare a Combustibilului” se vor investi 720 milioane $ SUA pentru a dezvolta tehnologii şi infrastructura necesară pentru producerea, stocarea şi distribuirea de hidrogen.

În iunie 2003, presedintele Bush, presedintele Romano Prodi şi presedintele Consiliului Europei, Konstandino Simitis, au incheiat un act istoric privind colaborarea în dezvoltarea Economiei Hidrogenului. În perioada 9-13 iunie 2002, în Canada, la Montreal şi Quebec, s-au desfăşurat lucrările celei de a XIV-a Conferinţe Mondiale pentru Energia Hidrogenului. Organizată de Asociaţia Canadiană a Hidrogenului, în strânsă colaborare cu Asociaţia Natională a Hidrogenului din SUA şi cu Asociaţia Internaţională pentru Energia Hidrogenului, Conferinţa Mondială a avut ca tema “Planeta Hidrogenului”. Cea de a XV-a Conferinţa Mondială pentru Energia Hidrogenului a avut loc în perioada 27 iunie - 2 iulie 2004 în Yokohama, Japonia, şi a fost dedicată dezbaterilor pentru realizarea unei lumi reale bazată pe resurse energetice ecologice care, pe de o parte, sa satisfacă cerinţele de crestere a consumului energetic mondial, iar pe de altă parte, să menţină la acelaşi nivel, daca nu sa reducă, incălzirea globului pământesc.

OBŢINEREA HIDROGENULUI. Disocierea termică directă a apei şi disocierea apei cu ajutorul cuantelor de lumină sunt metode neconvenţionale de obţinere a hidrogenului. Utilizarea energiei luminoase pentru disocierea apei este posibilă deoarece vaporii de apă absorb lumina de cca. 1860 A şi fotonii de radiaţii ultraviolete de 1949 A. În aceste condiţii se rupe legătura H-OH cu un randament de formare a hidrogenului de cca. 0,4 %. "Hidrogenul solar" are posibilităţi reale de a deveni mai rentabil ca sursă energetică decât energia furnizată de centralele atomoelectrice.

Cel mai nou mod în care se poate “pune la lucru” lumina solară este convertirea sa în mari cantitaţi de…hidrogen. Centrul de reurse pentru energii neconvenţionale Hydrogen Solar din Guilford, Anglia, şi Altair Nanotechnologies construiesc un sistem care “capteaza” lumina solară şi ii foloseste energia pentru desface moleculele de apă în hidrogen şi oxigen. Proiectul la care lucrează acum companiile este o staţie de carburant în Las Vegas care işi va aproviziona, curând, clienţii cu hidrogen.

Tehnologia Tandem Cell foloseste două celule fotovoltaice, care impreună captează lumina solară din spectrul ultraviolet. Interacţiunea dintre fotoni şi materialul semiconductor duce la o reacţie fotoelectrochimică ce rupe moleculele de apă în molecule de oxigen şi hidrogen.

Celulele Tandem (Tandem Cells) sunt acoperite cu un oxid metalic, gros de mai putin de 30 de nanometri, ce transformă lumina solară în hidrogen cu un randament de 8%.

Hydrogen Solar crează aparatura pentru industrie şi pentru consumatori privaţi, folosind cercetările Institului Federal Elvetian de Tehnologie şi pe cele ale Universitătii din Geneva. Se consideră ca un sistem cu un randament de 10% instalat pe acoperisul unui garaj ar putea “da” destul combustibil în timpul unui an pentru ca o masină ce funcţionează cu hidrogen să parcurgă 17700 de kilometri. Oricine işi va putea instala propriul sistem, iar apoi să-şi conducă automobilul folosind hidrogenul produs în timpul zilei.

Hydrogen Solar e una din cele câteva organizaţii care fac cercetări în domeniul producerii fotoelectrochimice a hidrogenului. În octombrie, Departamentul pentru Energie a acordat granturi de 10 milioane dolari altor patru grupuri care cercetează producerea hidrogenului pe această cale: GE Global Research, Universitatea California din Santa Barbara, MVSystems şi Midwest Optoelectronics.

http://www.mwoe.com/

http://www.mvsystems.info/

http://www.ucsb.edu/

http://www.crd.ge.com/

http://www.crd.ge.com/

Sistemele integrate care convertesc energia solară fotoelectrochimic sunt mult mai eficiente decât aparatele anterioare, care “desfăceau” moleculele pe cale electrolitică. Electroliza funcţionează în doi paşi: sistemele fotovoltaice, eoliene sau pe bază de cărbune creează electricitate, care este preluată de un catalizator metalic şi “rupe” apa în hidrogen şi oxigen.

Electroliza are nevoie de materiale foarte scumpe, ca şi platina sau paladiu, iar această industrie nu poate căpăta proporţii la aceste costuri. Catalizatorii nanotehnologici ar putea reduce exponenţial costurile de productie ale hidrogenului.

“Lumina vizibila are destula energie ca sa descompuna apa”, a spus John Turner, cercetator principal la Laboratorul National pentru Energie Regenerabila, care se concentreaza asupra sintetizarii nanomaterialelor ce pot crea hidrogen pe cale fotoelectrochimica. Grupul lui Turner foloseste modele informatice pentru a identifica materialele care pot sa capteze lumina din intreg spectrul solar intr-un mod eficient şi sa rămană în acelasi timp stabile.

Este foarte important să ne concentrăm asupra descoperirii unor metode eficiente de producere a hidrogenului. În 2030 nu vom mai avea destul petrol, cărbune sau destule gaze naturale pentru nevoile curente de energie… iar hidrogenul este cea mai bună alternativă.

STOCAREA HIDROGENULUI. Hidrogenul gaz poate fi stocat la presiune înaltă. Tancurile pentru stocarea gazului presurizat au o construcţie care diferă în funcţie de tipul de aplicaţie care determina nivelul de presiune solicitat. Pentru marea majoritate a tancurilor staţionare, presiunea este relativ joasă (cca 350 bari). Cerintele pentru aplicaţiile care presupun tancuri mobile diferă în mod substanţial, presiunea din tanc în aceste aplicaţii ajungând pâna la 700 bari. Tancurile sub presiune sunt fabricate din oţel, aceasta soluţie fiind aplicată pentru aproape toate tancurile de hidrogen utilizate în vehiculele existente. Dar, aceste tancuri sunt costisitoare, incomode şi grele (peste 90% din masa rezervorului plin).Tancurile moderne sub presiune sunt fabricate din materiale compozite (materiale compozite cu fibre de carbon şi structura metalică fina internă).

O altă posibilitate de stocare a hidrogenului constă în utilizarea hidrurilor metalice compuse din metale şi hidrogen, care, în anumite condiţii de temperatură (între 150 şi 3000C) şi presiune, pot elibera moleculele de hidrogen. Această tehnologie de stocare utilizează anumite aliaje metalice care absorb hidrogenul ca un burete. Astfel metalul formează hidruri metalice absorbind hidrogenul. |n ceea ce priveşte volumul, hidrurile metalice au o capacitate de stocare foarte ridicată, dar fiind un mijloc de stocare foarte greu, nu se recomandă sa fie utilizat în aplicaţiile mobile. În plus hidrurile metalice sunt foarte scumpe din cauza preţului ridicat al materialelor.

Este posibil să se stocheze hidrogenul şi în stare lichidă. Această metodă de stocare se poate aplica, cu un mare consum energetic, pentru răcirea hidrogenului la o temperatura de –253oC. Tancurile criogenice fabricate în prezent sunt de foarte bună calitate. Pierderile rezultate din încălzirea treptată a hidrogenului în stare lichida din tanc (pierderea vaporilor de hidrogen) se pot mentine în limite reduse. Stocarea în stare lichidă este recomandată pentru aplicaţiile mobile deoarece spaţiul de depozitare a tancurilor de gaz lichid este cel mai redus. În prezent există deja roboţi automaţi pentru reumplerea acestor tancuri.

Stocarea de hidrogen în stare lichidă în tancuri staţionare se aplica numai atunci când hidrogenul trebuie sa fie în această stare, ca de exemplu în staţiile de alimentare cu hidrogen. Dacă în viitoarea economie va fi necesar să se depoziteze mari cantitaţi de hidrogen, acesta ar putea fi stocat la o presiune de circa 50 bari în caverne naturale subterane. În Franta, în SUA şi în Germania se stochează gaz natural în asemenea caverne şi se presupune ca această metoda ar putea fi aplicată în viitor şi pentru stocarea hidrogenului.

REALIZARI ALE ECONOMIEI HIDROGENULUI. Hidrogenul, obiect al unor mari afaceri în industria chimică şi în cea spaţială, a atras interesul marilor afacerişti în calitate de combustibil pentru mijloacele de transport sau ca sursă pentru generarea energiei electrice. Companii naţionale şi internaţionale evaluează hidrogenul atât ca o nouă posibilitate de diversificare a afacerilor lor tradiţionale cu combustibili, cât şi ca valută forte a viitorului sistem energetic.

http://www.nrel.gov/

General Motors, identificând aceste noi oportunitaţi, a expus în septembrie 2002, la Expozitia Auto de la Paris, o masină care reprezintă noul concept numit Autonomy. Un autovehicul de tip Autonomy, dezvoltat pe deplin şi cu tehnologia de comandă electronizată integrată, este un vehicul construit incepând de la roţi în sus. Sasiul este o placa subtire pe care sunt dispuse bateria de pile de combustie, tancurile de hidrogen, unitatea centrală pentru control electronic, schimbătoarele de căldură, timoneria direcţiei, sistemul de frânare.

In ianuarie 2003, Rick Wagoner, preşedinte al primului constructor mondial de autovehicule, la Expoziţia Internaţională Auto Nord-Americană, a declarat: “Dacă viziunea noastră asupra viitorului este justă, şi noi suntem convinsi că este, Autonomy poate reinventa automobilul. Precum şi toată industria. Autonomy nu este numai un nou capitol în istoria automobilului, este volumul II, volumul I fiind secolul trecut. Secolul XX a fost secolul motorului termic, secolul XXI va fi cel al pilei de combustie… Conceptul de Autonomy furnizează o viziune asupra potenţialului nasterii economiei hidrogenului”. In Europa, Mercedes a anunţat ca a cheltuit peste 20 milioane euro pentru filiera hidrogen, depunând nu mai puţin de 200 de brevete.

Tehnologia celulelor de combustie a avansat în mod semnificativ în câţiva ani, constructori de automobile ca Daimler-Benz, Mercedes, GM, Mitsubishi, Toyota etc. au expus prototipuri de vehicule antrenate cu celule de combustie. Multe din aceste prototipuri au fost greoaie, au necesitat unităţi energetice cu pile de combustie puternice, care au făcut pe unii observatori să prevadă ca ar mai putea trece Inca 10-15 ani pentru ca pila de combustie să devina economică.

Un alt exemplu de masină antrenată cu celule de combustie este Mitsubishi, prezentată în revista „The Hydrogen & Fuel Cell Letter” din luna octombrie 2003.

O pilă de combustie converteşte aproximativ 50-60% din energia hidrogenului Fiecare masină dotată cu pile de combustie ar putea deveni o centrală electrică mobilă de circa 30-40 kW. Intrucât masina este parcată aproximativ 90-95% din timp în spaţii locuite, ea ar putea fi închiriată pentru o taxa anuală şi racordată la reţeaua clădirii, atât pentru a furniza energie electrică în reţea cât şi surplusul de hidrogen din reformator. Aceste furnizări de energie se fac contra cost la preţul evaluat în timp real (preţul energiei electrice este mai ridicat în timpul zilei) şi se apreciază că, în acest fel, s-ar putea acoperi cel puţin jumatate din costul exploatării curente a maşinii.

Producerea energiei electrice prin celule de combustie şi folosirea apei pentru încălzirea clădirilor ar putea deveni atât de ieftine încât ar putea concura cu energia produsă în termocentrale sau în centrale nucleare. Firma germană MTU CFC a dezvoltat, încă din 1997, Impreună cu firma din SUA “Fuel Cell Energy”, o centrală medie “Hot Module” cu un volum de 9x2,5x3 m3 şi o greutate de 15 tone care produce 225 kW electrici şi 120 kW echivalenţi termici (abur şi apa caldă).

Siemens Westinghouse, gigantul multinaţional din Orlando-Florida, a anunţat că a inaugurat în 2001 doua centrale electrice SOFC de 250 kW fiecare şi ca o a treia centrală cu o putere instalata de 320 kW a fost deschisa în Italia în 2002.

NASA a realizat o performanţă istorica: un avion fără pilot, cu propulsie pe hidrogen, a cărui viteză este de şapte ori mai mare decat a sunetului

In industria aerospaţială utilizarea hidrogenului nu a pătruns atât de repede precum în industria constructoare de autovehicule rutiere. Totuşi un avion supersonic fără pilot a fost testat de către specialiştii de la NASA. Aparatul X-43A va revoluţiona sistemele de propulsie. Prototipul a fost lansat de un bombardier B-52 deasupra Californiei, de la baza Edwards, şi a zburat total independent timp de zece secunde, iar peste şase minute s-a scufundat în Oceanul Pacific. Abia când bombardierul a atins plafonul de 12.000 de metri, X-43A a fost eliberat de sub aripa avionului cu ajutorul unei rachete portabile, care l-a urcat pâna la 30.000 metri inălţime. Abia acolo, avionul fără pilot a fost lăsat să zboare singur zece

secunde, a facut câteva manevre şase minute şi a căzut în Pacific. "Totul a decurs conform planului", a comunicat Leslie Williams, purtătorul de cuvânt al NASA. "A fost cel mai frumos lucru pe care l-am vazut vreodată”. Avionul zboară cu hidrogen, dar îşi ia oxigenul pentru arderi direct din atmosferă, ceea ce generează o viteză foarte mare - peste 7.700 km/h. Ogivele rachetei au propria sursă de oxigen, care, în amestec cu combustibilul, arde instantaneu. În anul 2001, NASA a ratat lansarea prototipului din cauza unei explozii.

Noua tehnologie ar putea pregati zborurile rapide şi accesul spre spaţiu, dar proiectul este îndepărtat în timp: abia în 2025 se va realiza un zbor cu echipaj. Până acum, doar teoretic se stabilise că un avion poate zbura de şapte ori mai repede decat sunetul. Avionul X-43 are o lungime de 3,65 metri şi o anvergură de 1,5 metri. Statoreactoarele pot determina reducerea duratei zborurilor comerciale. Un X-43 poate atinge 10.000 km/h, dar NASA nu şi-a propus aceasta performanţă acum. Recordul anterior pentru un motor atmosferic era de 3.500 km/h, cu un avion spion SR-7 "Blackbird".Concluzie. Evaluând efectele trecerii economiei mondiale la sistemul energetic bazat pe hidrogen, se constată că:

poluarea mediului prin producerea energiei nu va mai fi o problemă; transportul de marfuri şi de persoane va fi mai usor de efectuat şi mai ieftin de intreţinut; economia hidrogenului va determina transformări industriale comparabile cu cele produse în

industrie de microelectronica; economisirea zilnică a zeci de milioane de litri de combustibil va avea un impact deosebit asupra

industriei în general şi a industriei petrochimice în special;

Bibliografie:

[1] Magdalena Momirlan -“ Surse de energie neconvenţionale regenerabile. Obţinerea hidrogenului prin fotodisocierea apei ”,

[2] I. Iliescu, Prefaţă la STAREA LUMII 2000, Probleme globale ale omenirii (autori: L.R. Brown, C. Flavin, H. French), Editura Tehnică, Bucureşti, 2000

[3] M. Momirlan, L. Mureşan, A. A. M. Sayigh, T. N. Veziroglu, Renewable Energy: Renewable Energy, Energy Efficiency and the Environment, 1996

[4] T. Omata, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2002[5] “ Encarta 2004 ”, Microsoft Ltd.[6] Internet: www.renewableenergyaccess.com

www.altermedia.ro www.futura-sciences.comwww.sunpower-wind.com www.solar-technik.com www.soutwestsolarwind.comwww.akeena.net www.technologureview.com

http://www.technologureview.com/

http://www.akeena.net/

http://www.soutwestsolarwind.com/

http://www.solar-tchnik.com/

http://www.sunpower-wind.com/

http://www.futura-sciences.com/

http://www.altermedia.ro/

http://www.renewableenergyaccess.com/

RESURSE NECLASICE DE ENERGIE

REBEDEA ANA ZORELAGRUP ŞCOLAR TEHNOLOGIC “ION MINCU” TG-JIU

Nu se poate concepe existenţa umanităţii in afara energiei. Definiţia elementară a energiei poate fi exprimată prin capacitatea unui sistem oarecare de a produce lucru mecanic, aşa cum arată oricare dicţionar sau tratat. Impactul resurselor energetice asupra omenirii a fost mult mai evident în ultimele secole, când s-au incetăţenit expresii diverse, de la lucru mecanic si energie mecanică, la energie termică, energie luminoasă, energie vitală, forţa vie, energie fiziologică, energie electrică şi magnetică, energie hidrodinamică, energie solară, gravitaţională sau mai recent energie nucleară. Industrializarea timpurie din unele state vest-europene, s-a bazat pe puterea aburului, prin înlocuirea pentru prima oară în istorie a lemnului, cu cărbunii de pamânt, prefaţând astfel civilizaţia celui de-al doilea val. Astfel, în Europa apar preocupări de ordin ştiinţific privind realizarea lanţurilor energetice, cauzalităţii si legile energeticii, folosirea şi economia acestor variate resurse. Un şir de mari inventatori se vor ilustra în acest domeniu al cunoaşterii umane, de la A. Lavoisier şi D. Laplace (căldura, rezultat al mişcării moleculare), până la descoperirea si perfecţionarea maşinii cu aburi datorate lui Th. Newcomb, J. Watt si B. Rumford, de la E. Darwin si J. Dalton (corespondenţa dintre căldură şi lucru mecanic), până la R. Mayer, L. Colding, J. Joule ori H. Helmholtz. Desigur si alte nume prestigioase au marcat progresul cunoaşterii si valorificării resurselor energetice: H. Poincaré, W. Thomson-Kelvin, J.TH. Sielberman, W. Siemens, G. Westinghouse, N. Tesla s.a.m.d. În secolul XX atenţia savanţilor s-a îndreptat in mod firesc şi spre resursele de energie regenerabile si in mod deosebit spre energia nucleară şi prin lucrările de început datorate lui R. Rutherford, P. Joliot s.a. Daca secolul al XIX-lea a fost fara indoiala secolul carbunilor, secolul XX poate fi socotit secolul petrolului, în timp ce secolul al XXI-lea va fi din punct de vedere energetic, un secol al unor resurse energetice nucleare şi regenerabile, alături de resursele convenţionale, unele aflate intr-un proces de epuizare rapidă. Preocupările privind resursele regenerabile de energie s-au amplificat mai ales dupa cel de-al doilea razboi mondial, când omenirea a fost confruntată cu primele crize majore energetice, îndeosebi criza petrolului din a doua jumatate a secolului XX. Cele două mari surse de energie în Univers sunt: fuziunea atomilor usori din Soare (stele) si gravitaţia universala. Toate celelalte forme de energie decurg din aceste surse majore de energie.Principalele resurse de energie externă sunt: radiaţia solară, energia solară la suprafaţa pământului, influenţa gravitaţională a Soarelui şi a Lunii. Sursele de energie internă se afla la originea căldurii interne a Pământului (vulcani, cutremure, izvoare fierbinţi). Energia se afla in diferite forme in natură, iar prin conversie fenomenele energetice trec dintr-un sistem în altul. Iată, de pildă unul dintre cele mai avantajoase lanţuri energetice: energia - combustibili - căldură - electricitate - lucru mecanic. Alte exemple clasice in energetică sunt procesele care se produc în Soare (fuziune si fisiune), sau energia chimică din lemn şi transformarea ei in energie termică si mecanică. În ceea ce priveşte randamentul transformărilor de energie primară în energie electrică, pentru combustibilii convenţionali este de 32 - 34 %, în centrale termoelectrice 28 - 30 %, în centralele atomoelectrice 70%; în ansamblu randamentul energetic mediu este de 35 - 38 %. O altă formă de clasificare după criteriul termodinamic arată existenţa energiilor potenţiale (energia chimică stocată în combustibili, energia hidraulică, potenţialul radioactiv al unor elemente chimice) si energiile actuale (cinetice). După gradul de integrare a resurselor energetice in consumul economic actual, clasificarea devenita clasică este urmatoarea:- resurse clasice (resursele energetice convenţionale, lemnul, cărbunii, hidrocarburile, energia hidraulică si combustibilii nucleari);- resurse neclasice (surse neconvenţionale inepuizabile dar cu o pondere incă redusă în balanţa energetică: radiaţia solară, energia eoliană, energia geotermică, energia oceanelor s.a.);- alte resurse energetice (aflate in stadii de laborator, pe baza unor tehnologii fizice si chimice promiţătoare). Prima formă de energie folosită de omul preistoric a fost forţa lui fizica, prin care a reuşit să

supravieţuiască civil, indemanare a uneltelor şi a primelor arme, si-a multiplicat forţa lui fizica, până la aparitia focului şi descoperirea roţii.În mod cert, din preistorie până în a doua jumatate a secolului al XVIII-lea, lemnul a fost principalul combustibil, impactul folosirii lemnului se reflecta in evoluţia fondului forestier, in marile probleme de impact global care se resimt in prezent. Carbunii de pamant devin principala sursa de energie timp de aproape doua secole, până in pragul secolului al XX-lea, cand hidrocarburile devin predominante si vor fi principala sursa de energie cel puţin in primele decenii ale secolului al XXI-lea. Scenariul energetic trebuie completat in prezent de cresterea interesului pentru cărbuni (noi tehnologii, uriaşe rezerve), combustibilii nucleari si de fuziunea nucleară. În evolutia consumului de energie, se estimeaza că omul preistoric folosea intre 2 – 5 kWh/zi, in timp ce omul modern utilizeaza intre 270 - 300 kWh/zi (in statele superindustrializate). Aceasta evolutie se identifica cu evolutia omenirii de la societatea agricola, la societatea informaţională. Unele dintre resursele de energie neclasice (neconventionale) sunt folosite de omenire încă din antichitate, altele in ultimele două secole, altele vor fi folosite probabil in următoarele decenii.Aceste resurse neclasice prezinta un urias potential energetic, sunt de o mare complexitate, necesita investitii deosebite si tehnologii foarte avansate, sunt nepoluante, unele continue, altele regenerabile. În acelasi timp, resursele energetice neconventionale constituie o mare sfidare, dar si o promisiune pentru omenirea mereu mai devoratoare de surse de energie. Energia solara constituie izvorul tuturor energiilor utilizate de omenire. Potenţialul heliotermic echivaleaza cu peste 12.000.000 miliarde t combustibil convenţional pe secundă. Din aceasta 80%, se consumă pentru evaporarea apei, 16% in fotosinteza, iar restul de 4% ar putea asigura inlocuirea intregului consum de combustibil. Problema care trebuie rezolvata este captarea si transformarea in forme de energie utilizabile. Actualele obstacole in calea folosirii energiei solare sunt date de conversia radiaţiei in căldură sau electricitate care se face cu pierderi de 80-90%. Captarea si reflectarea razelor solare, cu actualele mijloace, necesita suprafeţe vaste. Deoarece radiaţia diferă, in funcţie de latitudine, apare necesitatea stocării si adaptării la consum.Cea mai frecventa utilizare a energiei solare o intalnim la incalzirea apei si a locuinţelor. Sunt numeroase ţările (Franta, S.U.A., Japonia, Israel etc.) care au trecut la captarea si folosirea energiei solare. În Franţa au fost construite peste 1000 case solare si mai mult de 40.000 statii pentru apa caldă. Există proiecte dar şi realizari experimentale de producere a electricitaţii prin conversia fotoelectrica directă, cu celulele de siliciu sau fotopile, sau in centrale, pornind de la vaporii de apă obtinuti cu ajutorul căldurii solare. De pilda, la Odeillo, in Pirineii Orientali, uzina solară captează razele prin 63 de oglinzi, pe care le reflectă pe o oglinda parabolică, ce le concentrează asupra unui cazan unde se produc vapori de apa la temperaturi inalte. O alta centrala mai puternica a fost construita la Torgassonne in Pirineii Occidentali, iar alta se afla in construcţie in Corsica. Se preconizează realizarea unor centrale spaţiale, alcătuite din sateliţi geostaţionari ce vor capta energia razelor solare, dirijând-o spre Pământ. Din 1975, cand satelitul american Vanguard a folosit pentru prima data baterii solare, prin care energia luminoasa a fost transformata in energie electrica si pana la actualele proiecte, au fost facuti pasi importanti in vederea valorificarii energiei solare. Energia geotermală constituie rezultatul cresterii temperaturii in interiorul scoartei cu circa 3 grade C la 100 m (gradient termic), sau cu 1 grad C la 33 m (treapta geotermica).Ca urmare, apa caldă sau vaporii cu temperaturi ridicate pot fi utilizate pentru producerea de electricitate. Forajele de adâncime permit vaporizarea apei injectate si recuperarea vaporilor sub presiune in vederea producţiei de energie electrică. Până acum experienţele făcute sunt încurajatoare. Rămâne pe viitor posibilitatea de a capta uriaşele energii ale vulcanilor, deocamdată trecându-se la utilizarea gheizerelor si apelor termale.Importante amenajari geotermice s-au facut in Italia (Toscana), S.U.A. (California), Rusia (pen. Kamceatka), Islanda, Japonia, Noua Zelanda si Ungaria.În Italia la Carderello, inca din 1904, a fost data in exploatare prima centrala geotermica din lume, unde temperatura inalta si presiunea vaporilor de apa emanati de soffioni, au fost intrebuintate ca sursa de productie a energiei electrice. Energia mareomotrica. Mareele sunt generate de atracţia universala, utilizarea lor in producerea de energie electrica devine rentabila, dacă amplitudinea este in jur de 10 m.Până in prezent, doar Franţa si Rusia au construit centrale mareomotrice importante.

Franţa a construit o uzina in estuarul râului Rance in Bretagne, unde mareele ating amplitudini de 13,5 m. Uzina are o putere instalata de 240 MW.Rusia a dat in exploatare uzina Kislaia Guba (320 MW) in apropiere de Murmansk - golful Kola, unde amplitudinea este de l4m.Condiţiile favorabile de utilizare ale mareelor in scopuri energetice exista si in golfurile Brest si Mont Saint Michel din Franta, ţărmul Marii Ohotsk in Rusia, estuarul Severn din Marea Britanie, ca si pe ţărmurile Indiei si Indoneziei. Totuşi cea mai mare uzina mareomotrică care a fost proiectată, se va realiza pe litoralul sud-estic la Canadei, unde mareele ating 20 m.Energia eolianaVântul reprezinta o altă formă de energie solară ce provine din încălzirea inegală a suprafeţei terestre şi a atmosferei. În mod teoretic, vânturile dispun de o energie care este de 200 de ori mai mare decat consumul mondial actual.Energia eoliana este pusă in valoare in Crimeea, in S.U.A. (la Rutland) si Marea Britanie la Kararvon, cu ajutorul unor centrale mici cuprinse intre 0,1 - 2,5 MW. Deşi mici, aceste centrale sunt utile deoarece pot satisface nevoile unor construcţii izolate (ferme, cabane, staţii de pompare in regiuni aride etc.). Regiunile favorabile valorificarii energiei eoliene sunt cele care au vânturi permanente cu viteze si intensităţi mari (câmpii, culmi montane, zone litorale), sau cu un climat favorabil (cu vânturi permanente sau periodice).Curentii maritimi dispun de rezerve potenţiale energetice foarte mari. Totuşi, până in prezent, nu au fost avansate soluţii tehnice viabile pentru captarea si utilizarea acestei resurse energetice inepuizabile. Depărtarea de ţărmuri, poluarea mediului marin, dificultaţile amplasării si transportului curentului sunt obstacole dificile de depăşit.Hidrogenul are o mare capacitate energetică, in prezent se obţine din hidrocarburi. O sursă inepuizabilă o constituie apa, din care se poate separa prin electroliză. Energia obţinută prin transformarea hidrogenului în heliu este foarte mare, incât l kg hidrogen ar putea înlocui pana la 20.000 t cărbune convenţional.Hidrogenul poate constitui combustibilul viitorului, deoarece se gaseşte din abundenţă si este nepoluant, poate fi stocat şi este reciclabil.Metanolul si amoniacul se pot obţine prin sinteza din hidrogen. Metanolul arde complet, este nepoluant si poate inlocui eficient benzina.Energia biomasei sau energia verde, furnizeaza căldura obţinută prin transformarea materiei vegetale. S.U.A., Japonia, Franta au înregistrat progrese notabile in acest domeniu.Energia nucleară este una dintre cele mai folosite noi surse de energie la acest final de secol. Energia nucleara poate fi produsa in două moduri: prin fisiune si prin fuziune.Prin fisiune sunt folosiţi atomi grei cum ar fi Uraniul care se dezintegrează si generează o mare cantitate de energie. insă reacţia este instabilă si se produce o mare cantitate de radiaţii. Rezidurile rămase in urma reacţiilor sunt radioactive, nocive si trebuie depozitate in conditţi speciale.Prin fuziune se folosesc atomi uşori cum ar fi hidrogenul. Sunt folosiţi izotopii hidrogenului deuteriul si tritiul. Prin unirea atomilor se elibereaza o mare cantitate de energie. insa si aceasta reacţie este foarte instabila. Avantajul este faptul ca hidrogenul este prezent in cantităţi mari, nu este poluant, este reciclabil şi poate fi stocat.În viitor se va incerca captarea energiei solare din spaţiu si transmiterea acesteia pe pământ cu ajutorul microundelor. Proiectul facut de Boeing-NASA ocupa 100km2 si ofera o putere de 10000MW.

BIBLIOGRAFIE:

1. I. Iliescu, Prefaţă la STAREA LUMII 2000, Probleme globale ale omenirii (autori: L.R. Brown, C. Flavin, H. French), Editura Tehnică, Bucureşti, 2000 2. M. Momirlan, L. Mureşan, A. A. M. Sayigh, T. N. Veziroglu, Renewable Energy: Renewable Energy, Energy Efficiency and the Environment, 2, 1258 (1996)3. C. Macilly, Studies in surface science and catalysis, 135, 37 (2001)4. V. F. Stone, R. J. Davis, Chem Mater., 10, 1468 (1998)5. T. Omata, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 148, 37 (2002)

6. P. G. Smirnion, L. Davydov, Catal. Rev. Sci. Eng., 41, 43 (1999)

INSTALAŢIE EOLIANĂ PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ

RUDNIC MONA ALISS RADU-MIC MARIAN

COLEGIUL TEHNIC DE MATERIAL RULANT – BUCUREȘTI

I. Introducere

Energia eolianăEnergia care se obţine cu ajutorul curenţilor de aer (vântul) a primit numele de energie eoliană,

după numele unui zeu din mitologie, Eol, care reprezenta vântul. Deplasarea unor mase mari de aer, curenţi, constituie o sursă de energie importantă a cărei utilitate a fost descoperită cu secole în urmă, extinderea acesteia fiind, totuşi limitată din cauza caracterului intermitent al fluxului şi al vitezei variabile a vântului.

Corăbiile cu pânzeCorăbiile cu pânze au fost primele mecanisme care au folosit energia vântului pentru a funcţiona.

Oamenii din vechime au făcut observaţia că vântul împinge obiectele, şi au inventat corăbii care nu aveau nevoie de forţa oamenilor pentru a funcţiona (spre deosebire de galere sau alte ambarcaţiuni asemănătoare). Folosind velele (suprafeţe mari de pânză) îndreptate în direcţia vântului, ei au reuşit să inventeze primele mecanisme eoliene. Cu timpul, aceste mecanisme au fost perfecţionate. Morile de vânt

Morile de vânt au fost, alături de corăbiile cu pânze, printre primele mecanisme care încercau să folosească un alt tip de energie decât mecanismele clasice, cum ar fi moara cu iaz sau moara acţionată de animale domsetice.

Prima moară de vânt se presupune că a fost realizată în Persia, cândva între anii 900 – 500 î. Ch., şi se pare că era folosită pentru pomparea apei, însă nu există numai relatări orale despre ea. Prima moară de vânt atestată documentar a fost realizată tot în Persia, mai târziu, şi avea un sistem vertical, materialele folosite în construirea ei fiind pachete de papură sau lemn. Prima utilizare atestată documentar a unei mori de vânt este producerea făinii, roata de moară fiind ataşată direct pilonului central al sistemului de pânze (tot în sistem vertical).

Primele astfel de mori ce apar în Europa occidentală sunt bazate pe un sistem orizontal. Dezvoltarea tehnologiei eoliene a îmbunătăţit rezultatele folosirii acesteia şi a făcut ideea morii de vânt populară în Europa pe la sfârşitul secolului al XVI-lea – începutul secolului al XV-lea. Olandezii dezvoltă o moară de vânt care avea elicea în vârful unui turn cu mai multe etaje, folosite pentru depozitare, câteodată şi în apărare.

Oamenii din acea periadă au descoperit că forma palelor elicii influenţează sistemul la fel de mult ca şi dimensiunea lor. A urmat un proces de perfecţionare a morilor de vânt care a durat cam 500 de ani.

Morile de vânt au influenţat puternic economia mondială, în special cea europeană, până la apariţia primelor sisteme cu aburi, când s-a renunţat aproape definitiv la energia eoliană.

Sisteme moderneÎncă din ultimele decenii ale secolului trecut s-a evidenţiat necesitatea găsirii

unor noi metode de obţinere a energiei, din cauza poluării creeate de sistemele actuale şi din pricina epuizării tot mai acute a combustibililor fosili. Astfel, oamenii de ştiinţă au „redescoperit” energia eoliană, care mai era folosită doar în câteva locuri pe glob.

Sistemele moderne folosite pentru captarea energiei eoliene, numite şi turbine eoliene au cunoscut o dezvoltare spectaculoasă mai ales în America. Prima turbină modernă o fost construită în 1888.

Prima abordare comercială, pe scară largă, a conversiei energiei eoliene în energie electrică a fost cea de la Granpa's Knob din Vermont, U.S.A. din 1939. Turbina Smith Putnam avea o putere instalată de 1,25 Mw şi un rotor cu ax orizontal de 53 m diametru. Acest proiect a cumulat experienţa şi geniul unor

proiectanţi de top, precum von Karman sau den Hartog. Această turbină poate fi considerată cea mai longevivă, funcţionând cu succes mult mai mult timp decât multe dintre agregatele multi-Mw ai anilor '80. În prezent, în lume, lucrează peste 150.000 de oameni în acest domeniu

La început, erau folosite turbine de mică putere, care asigurau energia electrică unei singure familii. De obicei aceste familii erau izolate. Acum turbinele eoliene sunt folosite la scară largă în multe zone de pe glob.

Tabelul următor clasează primele 5 ţări producătoare de energie eoliană (exprimată în Mwaţi, situaţia din 1998)

Germania 2.874SUA 1.884Danemarca 1.450India 968Spania 834

Dezvoltarea tehnică a ultimelor decenii a permis creearea unor sisteme eoliene foarte eficiente, la un cost redus şi cu o influnţă negativă asupra mediului extrem de mică. Sistemele actuale sunt dotate cu senzori care detectează direcţia vântului şi sunt alcătuite din materiale uşoare şi dure, pentru a evita frecarea sau uzarea lor.

Evoluţia piaţei energiei eoliene din 1991 până în 2007 este prezentată în tabelului de mai jos.

(sursa - EWEA)

II. Posibilitatea implementării acestei tehnologii în ţara noastră

Din fantastica putere de circa 170*1012kW pe care soarele o trimite în flux continuu şi practic inepuizabil spre Pământ, de la apreciabila distanţă de 150 milioane km, numai 3*1012kW generează vânturile, iar o cantitate de 10 ori mai mică întreţine viaţa (biosfera).

În jurul globului, care totalizează o suprafaţă de 510 milioane km2, până la stratosferă, adică pe o înălţime de 11km, potenţialul teoretic a fost apreciat la 50 milioane TWh/an (1 TWh = 1 miliard kWh). Raspândirea acestuia nefiind uniformă în spaţiu, s-au făcut evaluări pentru fiecare continent în parte.

Pentru Europa au revenit circa 100 kWh/(m2*an), care înmulţit cu suprafaţa întregului continent ne conduce la o valoare considerabilă a potenţialului brut, teoretic, potenţialul net, efectiv realizabil, fiind cu mult mai mic. În aceste condiţii, pentru ţara noastră rezultă o energie de 23.800TWh/an.

Trebuie ţinut însă seama de faptul că amenajările eoliene nu pot utiliza decât energia de pe o înălţime a stratului de aer de maxim 150m, măsurată de la 30m deasupra solului, limite între care potenţialul exploatabil este superior în proporţie de 40-75%. Din considerentul enunţat, un calcul simplu ne conduce la o energie de numai 200TWh/an, adică diminuată de o sută şi ceva de ori.

Din punct de vedere tehnic sistemul electroenergetic al României este corespunzător pentru implementarea turbinelor eoliene conectate cu producere de energie electrică.

Zonele energoeoliene de maxim interes din ţara noastră sunt în ordine:

- Platforma continentală a Mării Negre, cu un potenţial de peste 800 W/m2 şi zona litoral cu un potenţial cuprins între 700 şi 400 W/m2. Coeficientul de utilizare a energiei disponibile este foarte bun (0,25 – 0,33). Pe litoralul Marii Negre, platforma continentala a marii si zona montana exista potential eolian corespunzator pentru aplicatii. In munti, cea mai potrivita zona se afla la altitudini intre 900 si 1200 m, deoarece asigura compromisul intre potential eolian si acces la drum si retea electrica. Amplasamentele bune oferă la înaltimea axului rotoric al turbinelor eoliene, viteze ale vantului medii de 6 m/s si mai mult. De menţionat că datele statistice de vant disponibile de la reteaua meteorologica nu sunt foarte sigure pentru calcule eoliene. Pana acum s-au facut puţine măsurători profesionale ale parametrilor vântului, în amplasamente concrete. Potenţialul eolian pe litoral analizat cu WasP este reprezentat în figura alăturată.

- Zona înaltă montană, la peste 1500 m altitudine, unde densitatea de putere depaşeşte 1800 W/m2 iar echipamentele aerogeneratoare pot funcţiona pana la 3000 ore durată anuala echivalentă la puterea nominală, cu un coeficient de utilizare a energiei disponibile mult mai scazut ca în zona de est, de sub 0,25. - Podişurile din est şi platourile montane de mai mică înălţime.

- În câmpia din sudul ţării -Bărăgan- vitezele sunt ceva mai reduse (Fundulea 3,2 m/s, Mărculeşti 3,4 m/s, culoarul Dunării 3,2 m/s). Valori asemănătoare se întâlnesc în Podişul Moldovei (Iaşi 3,5 m/s, Tg.Neamţ 3,4 m/s) şi în cea mai mare parte a Câmpiei de Vest (Arad 3,2 m/s, Oradea 3,2 m/s)

Viteza vântului creşte cu înălţimea de la sol. Astfel din analiza datelor prelucrate la Institutul Naţional de Meteorologie şi Hidrologie, rezultă că în Câmpia Română (între Bucureşti şi Craiova) viteza vântului înregistrează creşteri importante în primii 500m de la sol şi rămâne practic constantă până la 2.000 m, după care creşte din nou

Alte zone ale tării nu prezintă interes energoeolian, decât în cazuri particulare, ce trebuie identificate ca atare.

Potenţialul eolian al României este estimat la ordinul de mărime al celui hidroenergetic.

Principala zonă de interes pentru amenajare o reprezinta platforma continentală a Mării Negre (în care putem include şi litoralul în zona Sulina, precum şi digurile de larg ale amenajărilor portuare), care ofera posibilitatea instalării a peste 2000 MW în acest areal, cu o producţie a energiei electrice de peste 5 TWh/an.

III. Captatori eolieni şi principii de captare

Se cunoaşte faptul că vântul exercită presiuni dinamice pe suprafeţele întâlnite de el în cale. Pentru evaluarea acestora trebuie determinată mai întâi presiunea dinamică de bază :

, în care este densitatea aerului, iar viteza convenţională a vântului.

Dacă densitatea aerului se măsoară în t/m3, iar viteza vântului în m/s, presiunea dinamică de bază rezultă în kN/m2 (1 kN/m2 ≈ 100 kgf/m2).

În calcule aproximative se poate adopta, pentru densitatea aerului, valoarea corespunzătoare unei presiuni atmosferice normale de 100*132,5 N/m2 .

În aceste condiţii presiunea dinamică de bază devine: O suprafaţă oarecare , interceptată de vânt, va fi solicitată cu o forţă , care poate fi

descompusă în doua componente: o componentă normală la suprafaţă şi o componentă tangenţială la suprafaţă,

Valorile modulelor acestor componente pot fi calculate cu relaţiile:

, , în care este un coeficient dinamic, este coeficientul componentei normale a acţiunii vântului, iar coeficientul componentei tangenţiale a acţiunii vântului.

Pentru calculul rezultantei F se poate folosi relaţia:, în care C este un coeficient al rezultantei acţiunii vântului.

Dacă forţa F, de pe suprafaţa , este transmisă unui corp care se poate pune în mişcare, atunci ea realizează un lucru mecanic. Cum energia nu este altceva decât posibilitatea unui sistem de a efectua lucru mecanic, se poate uşor înţelege calea elementară de captare a energiei eoliene prin intermediul suprafeşelor ridicate în curent.

Se impune o precizare şi anume a ponderii influenţei formelor spaţiale, care însoţesc suprafeşele ridicate în curent în scopul captării energiei eoliene. Concret, dacă ridicăm un disc (cilindru plat) cu raza r şi îl expunem unui vânt de viteză v, normal pe faţa circulară a discului, aerul având densitatea ρ, forţa F care acţionează pe disc va fi:

Dacă în faţa discului plasăm un con circular drept, a cărui bază este egală cu cea a discului anterior, forţa de antrenare se va reduce la mai puţin de jumătate:

Dacă în locul conului şi a discului plasăm în curent o emisferă tot de rază r, suprafaţa sferică fiind îndreptată spre curent, forţa se va reduce şi mai mult:

Rotind emisfera astfel încât aerul sa lovească în plin baza calotei, forţa va creşte simţitor:

Deci forma spaţială, care a însoţit aceeaşi suprafaţă circulară , a modificat randamentul de captare. Formele spaţiale aerodinamice studiate în labortor, ataşate aceleiaşi suprafeţe circulare, pot reduce forţa de antrenare până la de 25 de ori faţă de valoarea iniţială corespunzătoare cilindrului plat, luat ca exemplu.

Singura poluare despre care se poate vorbi este cea fonică. Prin ajustări aduse unghiurilor de interacţiune, proiectanţii au reuşit să diminueze nivelul sunetului produs de elice sau de mecanismul său interior.

Schema de principiu a unui generator asincron al unei eoliene:

Energia disponibilă în vânt este proporţională cu, cubul vitezei vântului. Ceea ce înseamnă că dacă viteza vântului se dubleaza, să zicem de la 5 la 10 km/h, puterea disponibilă în palele generatorului creşte de opt ori. Cea mai mică variaţie de viteză a vântului provoacă variaţi foarte mari de current. De exemplu dacă viteza vântului creşte de la 10 la 12 km/h creşterea de putere este de aproximativ 33%.

Puterea disponibilă la palete este proporţionala cu pătratul diametrului rotorului. Cu alte cuvinte, dacă dublăm diametrul elicei, mărim puterea de patru ori.

Pale mari inseamnă un ax mai solid, material mult mai rezistent pentru pale, structura de susţinere mai solida, şi nu în ultimul rând sistem electric calculat pentru o energie mai mare.

Generatorul (palele cu ax şi generator adica) trebuie urcat căt mai sus posibil pentru a evita turbulenţele de aer provocate de obstacole precum garduri, blocuri, copaci, stânci, etc.

Pentru a explica mai bine principiul de funcţionare vom prezenta descrierea aerogeneratorului Vestas V47-660 kW

Versiunea standard de generator V47-660 kW este livrată cu un singur generator, care este foarte eficient in majoritatea condiţiilor climatice.

De asemenea este disponibilă şi varianta cu două generatoare, care pe lângă versiunea standard, conţine şi un al doilea generator, mai mic, de folosit în cazul unor vănturi mai mici de 7 m/s. Performanţa acestora constă în obţinerea unui nivel de zgomot mai

mic acolo unde este necesar, cât şi o exploatare mai eficientă a vănturilor din zonele unde intensitatea acestora este modestă.

Ca dotare standar a tuturor turbinelor Vestas, modelul de turbină V47-660 kW este echipat cu un microprocesor programabil OptiTip® pentru reglarea vitezei de rotaţie a turbinei, asigurând continuitate şi optimizarea ajustării unghiurilor paletelor în relaţie cu vântul absorbit de acestea. Sistemul OptiTip® aferent turbinelor Vestas face posibilă găsirea celei mai bune soluţii în cazul cerinţelor contradictorii ale beneficiarilor prin care se doreşte o producţie ridicată de energie, dar cu un nivel al zgomotului foarte scăzut; bineînţeles aceste cerinţe depinzănd de locaţia destinată amplasării turbinelor.

Una din caracteristicile modelului de turbină V47-660 kW este principiul unic de generare OptiSlip®, care permite atât rotorului cât şi generatorului controlul în limitele a 10% asupra valorii RPM (rotaţii pe minut), variaţie care tinde sa compenseze rafale nepredictibile de vânt. În concluzie, la reducerea sarcinii exercitate de rafalele de vânt asupra diverselor componente ale turbinei, sistemul de reducţie a sarcinii OptiSlip® asigură de asemenea o calitate apreciabilă a puterii produse.

Modelul de turbină V47-660 kW este echipat cu Paratrăznet Vestas, pentru a proteja turbina de fulgere, de la vărful paletelor până la fundaţie.

Vestas măsoară şi testează toate produsele noi până la cel mai mic detaliu înainte de a începe promovarea produselor pe piaţă. Paletele flexibile sunt supuse, înaintea comercializării lor, unor teste de distorsionare dinamică cu sarcini extreme ce durează şase luni; sarcinile folosite la testare depăşesc valorile normale cumulate în condiţiile unei exploatări permanente, timp de 20 de ani. Sarcinile maxime şi indicele de distorsionare au fost verificate printr-un test static. Paletele au trecut cu bine de toate testările, ceea ce a avut o contribuţie considerabilă asupra eficientizării producţiei turbinei Vestas model V47-660 kW.

După ce trec luni de testare şi documentare privind performanţele turbinelor Vestas şi după ce se obţin rezultate satisfăcătoare, se mai efectuează un test final de către o organizaţie independentă de producător pentru a verifica încă o dată rezultatele obţinute şi pentru a le dovedi veridicitatea. Această procedură finală este garanţia că turbina prezintă cele mai înalte calităţi şi cerinţe pentru producţia de energie, calitatea producţiei şi nivele de sunet.

IV.Calcule de construcţie şi costurile obţinerii energiei eoliene

Energia eoliană este energia de mişcare a particulelor de aer, de masă m, care se deplasează cu o anumită viteză v0 faţă de Pământ. Pentru a evalua toată această energie, este suficient ca în calea particulelor în mişcare să aşezăm un obstacol care si le oprească, deci care să le aducă la o viteză v=0 faţă de Pământ.

Considerând ca mişcarea particulelor de la viteza v0 la viteza v se face cu o incetinire constantă a, relaţia dintre aceste marimi şi timpul t este:v=v0 - at

Punând în această relaţie v=0, rezultă timpul necesar opririi particulei:

Viteza medie a mişcării este egală cu media aritmetică dintre viteza iniţială şi cea finală, adică:

Spaţiul S, parcurs de o particulă de aer, este egal cu produsul dintre viteza medie şi timp:

S= t, sau S=Considerând forţa F0 a vântului egală ca modul şi direcţie, dar de sens opus, cu forţa necesară

opririi sale, rezultă, pentru aceeaşi particulă:Deoarece produsul dintre forţă şi drumul parcurs, când direcţia drumului coincide cu direcţia forţei,

este lucrul mecanic L, rezultă:

Cum energia nu este altceva decât posibilitatea unui corp de a efectua un lucru mecanic, se poate spune că energia este lucrul mecanic inmagazinat de particula de masă m.

Aşadar energia cinetică a particulei de aer, care se deplasează cu viteza v0 faţă de Pământ, va fi dată de relaţia:

Trebuie precizat că la obţinerea acestei relaţii nu s-a ţinut cont de cantitatea de căldură care se dezvoltă la contactul particulei cu mediul şi cu obstacolul interceptat.

Printr-o anumită arie , dispusă perpendicular pe direcţia de acţiune a vântului, va trece, în unitatea de timp, o masă M de aer, egală cu produsul dintre volumul ocupat de această masă şi densitatea , adică :

în condiţiile în care viteza v0 scade uniform, în secţiunea de captare, până la zero. Aceasta fiind masa care solicită în unitatea de timp aria respectivă, şi cum lucrul mecanic din unitatea de timp reprezintă puterea, expresia puterii brute P0 dezvoltată de fluxul de secţiune Ω şi densitate ρ când îşi micşorează

viteza uniform de la v0 la zero, în ipoteza captării totale ( =0), va fi dată de relaţia:

Dacă un vânt i cu viteza v0i , bate un timp t, energia brută E0i , dezvoltată în acest interval de timp pe secţiunea Ω în ipoteza anterioară este:

Energia totală, pe o anumită perioadă de timp, de obicei pe un an, va rezulta prin însumarea tuturor energiilor parţiale:

Atunci când în calea vântului se aşează un aerogenerator, în faţa acestuia, precum şi în spatele lui, se produc perturbări ale mişcării particulelor de aer.

În cazul unui rotor cu ax orizontal, expus liber în vânt, vom distinge trei zone de perturbare:ZONA I – din faţa palelor elicei, caracterizată printr-o variaţie a vitezei de la vo la v şi a presiunii de

la p0 la p1, care angajează secţiuni circulare de la diametrul D0 la diametrul D al elicei;ZONA II – de trecere a curentului de aer prin discul elicei de diametru D, cu viteza v, presiunea variind mult, de la p1 la p2;Zona III – din spatele elicei, caracterizată prin variaţia vitezei curentului de aer de la v la , presiunea variind de la p2 la , şi angajând secţiuni circulare ale căror diametre variază de la D la .

Prin egalarea puterii cinetice cu puterea impulsului, viteza v din discul elicei rezultă egală cu

media aritmetică a celor două viteze, din faţa şi din spatele elicei, 0v şi respectiv '

0v :

În acest caz rezultă la rotor puterea teoretică:

Dar masa M este egală cu . Prin urmare

Aria utilă a curentului la trecerea prin discul elicei fiind egală cu diferenţa dintre aria totală a discului şi aria a butucului, rezultă:

În final, puterea teoretică P , care angajează rotorul aerogeneratorului, va fi dată de relaţia:

Considerând D , d şi 0v constante, iar variabilă, se obţine funcţia:

Deoarece în procesul de captare a energiei eoliene se urmăreşte obţinerea unei puteri maxime, atunci, calculând derivata funcţiei :

Şi anulând-o, pentru determinarea extremului funcţiei, se obţine:

, de unde

Deoarece variabila x reprezintă raportul a două viteze, singura valoare cu sens fizic este . Deci valoarea puterii maxime devine:

În aceste condiţii viteza v în discul elicei este

Iar viteza din spatele aerogeneratorului va fi

Impunând condiţia de continuitate, masa de aer care intră în zona I, din faţa aerogeneratorului în

unitatea de timp, trebuie să fie egală cu masa de aer care trece prin discul elicei, iar

aceasta din urmă trebuie să fie egală cu masa de aer care iese din zona III.

Prin urmare : , unde

Este de remarcat faptul că un asemenea rotor eolian liber (fără carcasă) valorifică energia de pe o suprafaţă mult mai mică decât suprafaţa discului elicei, care ajunge până la aproximativ 0,66 din aceasta:

Puterea aerodinamică a elicei în câmp liber este conform relaţiei:

Puterea mecanică la axul elicei este diminuată faţă de puterea aerodinamică cu un factor reprezentând randamentul elicei, astfel încât puterea nominală la axul generatorului devine:

şi considerând densitatea normală a aerului şi efectuând

operaţiile cu valorile constante se obţine:

Randamentul generatorului depinde de factorul de rapiditate : , unde U este

viteza periferică a elicei şi R raza elicei.

Viteza periferică este limitată în actualele condiţii tehnice la 100 m/s astfel:

Costurile implicate în folosirea energiei eoliene sunt de fapt costuri de captare şi transformare a energiei eoliene în alte tipuri de energie care să poată fi folosită. Concret, este vorba de costurile de fabricare şi întreţinere a turbinelor eoliene. Sistemele mici (proiectate pentru o familie sau un grup restrâns de familii) sunt relativ ieftine, ţinând cont că este un cost unic, nu unul care se face periodic (cum este în cazul energiei electrice obţinute în mod clasic). Ţinând cont de aceleaşi considerente, se poate spune ca energia electrică obţinută din energia eoliană este mai ieftină decât cea obţinută în mod clasic.

Bibliografia

I.Popescu, E.Turcu – Energia, încotro? , Editura Scrisul Românesc,Craiova 1978;C.Iulian, P.D.Lazăr – Energia eoliana, captare şi conversie, Ed. Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1985;M.Ilina, C.Brandrabur, N.Oancea – Energii neconvenţionale utilizate în instalaţiile din construcţii, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987;Nestor Lupei – Zestrea energetică a lumii, Editura Albastros, Bucureşti, 1986;www.awea.org Site-ul oficial al departamentului de energie eoliană a S.U.A;www.energie.ngo.ro Site al ONG – urilor din România – subsite energie;www.teosnet.com / wind Site despre energia eoliană;

http://www.teosnet.com/wind

http://www.energie.ngo.ro/

http://www.awea.org/

www.britannica.com Site-ul Britannica;www.enero.ro Site-ul Centrului Pentru Promovarea Energiei Curate şi Eficiente în Romania;alte site-uri de specialitate.

http://www.enero.ro/

http://www.britannica.com/

ASPECTE GENERALE PRIVIND GENERATOARELE EOLIENE

PROF.ING.DRD SAUCIUC GHEORGHE

COLEGIUL TEHNIC „ION CREANGĂ” – TÎRGU NEAMŢ

Noţiuni introductive

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. La sfârşitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică. Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%) Vânturile sunt formate din cauză că soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari şi în zone oceanice. Energia eoliană este din ce în ce mai folosită şi turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice. Se crede că potenţialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafaţă Pământul (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătăţirea randamentului turbinelor şi a soluţiilor tehnice utilizate. Una din cele mai comune aplicaţii a energiei alternative este alimentarea cu energie electrică a unei locuinţe, aflată într-o zonă fară access la reţeaua publică. Pentru această aplicaţie se poate opta pentru alimentare folosind panouri fotovoltaice sau generatoare eoliene. Folosirea lor combinată este întodeauna posibilă. Fiecare sistem care foloseşte energia alternativă trebuie proiectat într-un mod foarte riguros. De această proiectare şi optimizare va depinde eficienţa şi preţul lui de cost. Pentru a determina preţul de cost al unui echipament este necesar să determinăm care sunt consumatorii care vor folosi această energie şi care este intervalul de timp în care ei funcţionează.

Deşi instalaţiile eoliene erau folosite în trecut doar pentru aplicaţii de mică putere – de obicei pentru aplicaţii tip încărcare de acumulatori – datorită progreselor făcute în domeniul magneţilor permanenţi şi al generatoarelor eoliene, se poate discuta astăzi de sisteme ce ajung la performanţe superioare în ceea ce priveşte randamentul faţă de centralele clasice. (Ex: Generatorul eolian NORDEX 2,5 MW).

Totuşi, problemele ce apar la interconectarea acestor sisteme cu Sistemele Energetice Naţionale au dus la folosirea unor etaje intermediare electronice de putere pentru conversia, monitorizarea şi corectarea parametrilor energetici caracteristici sistemelor eoliene. O schemă a unui astfel de sistem eolian este prezentată în figura 1:

Pe plan mondial se urmăresc dezvoltarea unor instalaţii eoliene care să asigure puteri foarte mari,

această abordare fiind încurajată datorită efectului nepoluant asupra mediului înconjurător. Totuşi performanţele acestor echipamente au cunoscut o modernizare continuă datorită soluţiilor implementate pentru puteri nu foarte mari cum ar fi alimentarea unor locuinţe, acolo unde Sistemul Energetic Naţional nu are acoperire sau se încearcă o diminuare a consumului de la reţeaua naţională.

Apariţia pe piaţă a noi componente semiconductoare, precum şi îmbunătăţirea parametrilor de lucru ale acestora, face posibilă proiectarea şi construirea de invertoare de tensiune cu randamente de funcţionare ridicate şi pierderi în comutaţie din ce în ce mai mici.

Turbine eoliene

O turbină este o maşină de forţă care transformă energia primară a unui fluid în energie mecanică obţinută la cuplă, prin intermediul unui rotor prevăzut cu palete.

O turbină este formată din: Stator, în care energia primară (energia potenţială în cazul fluidelor incompresibile, respectiv

energia internă în cazul fluidelor compresibile) este transformată în energie cinetică. Dacă energia primară este sub formă de energie cinetică (energia vântului sau a mişcării apei), statorul poate lipsi.

Rotor, format dintr-unul sau mai multe discuri echipate ci palete, discuri fixate pe un arbore, cu care se rotesc solidar. Paletele preiau din energia cinetică a fluidului (la turbinele cu acţiune), respectiv şi din energia primară a fluidului (la turbinele cu reacţiune), transferând această energie discului şi arborelui.

După tipul energiei primare transformate, turbinele se clasifică în:o Turbine termice, la care energia primară este energia termică. Tipuri de turbine termice:

turbine cu abur; turbine cu gazeo Turbine hidraulice, la care energia primară este energia hidraulică. Tipuri de turbine

hidraulice: turbina Pelton; turbina Francis; turbină Kaplan ; turbina Bulb; turbina Michell-Banki

Generator MP

Redresor/stabilizator

o Turbine eoliene, la care energia primară este energia eoliană. Tipuri de turbine eoliene: turbine eoliene cu ax orizontal; turbine eoliene cu ax vertical (cu palete cu unghi de instalare variabil, Darrieus, Savonius)

Turbina eoliana este o maşina care converteşte energia cinetica a vântului in energie mecanica. Daca energia mecanica este ulterior convertita in electricitate, atunci maşina se numeşte generator eolian, turbina eoliana sau convertor de energie a vântului.

Tipuri de Turbine EolieneTurbinele eoliene pot fi separate in doua categorii, in funcţie de axa după care turbina se roteşte.

Cele care au axa de rotaţie orizontala sunt cele mai răspândite, cele cu axa verticala fiind mai rar întâlnite.

Turbine cu ax orizontal Turbinele cu ax orizontal au rotorul si generatorul electric in vârful unul turn. Turbinele mici sunt

antrenate in mişcare la viteze mici ale vântului, in timp ce turbinele mari folosesc de obicei un senzor cuplat cu un servo-motor. Acesta necesita o cutie de viteze care transforma rotaţia lenta a palelor intr-o rotaţie mai rapida, fiind mai convenabil pentru producerea energiei electrice.

Deoarece turnul de susţinere produce turbulente, turbina este de obicei plasata înaintea turnului. In plus, palele sunt plasate la o distanta considerabila in fata turnului.

Sisteme cu turbina plasata in spatele turnului au fost construite deoarece ele nu necesita un mecanism adiţional de susţinere a palelor pe direcţia vântului, si deoarece la viteze foarte mari ale vântului, palele de pot curba, pentru a diminua rezistenta vântului.

Avantajele turbinelor cu ax orizontal: palele se găsesc pe aceeaşi parte a centrului de gravitaţie al turbinei, ajutând astfel la stabilitatea construcţiei; abilitatea de a se orienta după direcţia vântului, ceea ce-i oferă cel mai bun unghi de atac, deci turbina preia maximul din energia vântului in orice moment al zilei sau in orice sezon; posibilitatea de a înclina rotorul in caz de furtuna, pentru a minimiza defectele; turnul înalt de susţinere permite amplasarea turbinei pe orice suprafaţa; pot fi plasate in pădure, deasupra coronamentului copacilor; majoritatea pornesc automat.

Dezavantaje: Turnul înalt si palele lungi (mai mari de 55 m) sunt greu de transportat pe mare si pe uscat, transportul costând 20% din costul echipamentelor; nu pot funcţiona la înaltime prea mica pentru ca este necesar ca vântul sa aibă o curgere laminara; sunt greu de instalat, necesitând specialişti care sa realizeze aceasta operaţiune;

Turbine cu ax verticalLa acest tip de turbine, rotorul de învârte după un ax vertical. Avantajul acestei aranjări este ca

generatorul si/sau cutia de viteze pot fi plasate jos, in apropierea solului, deci turnul nu e nevoie sa le susţină, iar turbina nu e necesar sa fie plasata in calea vântului.

Morile de vânt cu pânze: este o invenţie recenta. Acest tip de moara de vânt începe sa producă electricitate la o viteza a vântului de aproximativ 2m/s. Pânzele se contracta si se destind in funcţie de puterea vântului. Viteza este controlata cu ajutorul unui sistem magnetic pentru a ajusta pânzele in funcţie de viteza vântului. O unitate controlează pânzele, manual sau automat, iar in cazul unei defecţiuni a sistemului de control vanturile puternice pot distruge pânzele, dar structura solida ramanand intacta.

Turbinele Darrieus: au eficacitate buna, dar produc tensiuni in stâlpii de susţinere ceea ce duce la o rentabilitate scăzuta. In general acestea necesita o sursa exterioara de energie pentru a fi puse in mişcare deoarece cuplul la pornire este scăzut. Vibraţiile produse sunt diminuate prin amplasarea a trei sau mai multe pale, rezultand o stabilitate mai buna a structurii.

Turbine in forma de stea: aceste dispozitive au palele drepte, din aluminiu extrudat, si sunt ataşate la capătul axului vertical. Fiecare rotor cu axa verticala are propriul lui generator (50-75kW), si sunt plasate in linie. Palele concentrice trec la o distanta de 0.5m una fata de cealalta crescând astfel eficienta sistemului. Fiecare rotor are un sistem de frânare pneumatic.

Avantaje turbinelor cu ax vertical: Uşor de întreţinut pentru ca majoritatea parţilor in mişcare sunt in apropierea solului; Deoarece axul de rotaţie e vertical, nu mai este nevoie de rulmenţi de susţinere; Usor de transportat si de instalat(pentru cele mici);

Dezavantaje : Majoritatea turbinelor cu ax vertical produc energie cu o eficienta de 50% in comparatie cu cele cu ax orizontal; Necesita instalarea pe un teren relativ plat; Majoritatea necesita un consum de energie pentru a porni.

Criterii privind modul de amplasare a turbinelor eoliene o sa asigure o viteza a vântului cat mai constanta de mărimea turbinei eolieneo asigurarea unei circulaţii laminare a curentului de aer, pe o durata cat mai mare a anuluio de preferat sa se amplaseze pe coline domoale, dealuri rotunjite, zone de litoralo de evitat relieful stâncos, ascuţit si obstacole diferite ( păduri, ziduri, construcţii, etc)o consultarea harţilor meteorologice cu distribuţia de frecventa a vitezei vanturiloro variaţiile de direcţie a vântului, sa nu fie mari în perioade scurte de timp o Ideal este obţinerea informaţiilor de la un observator meteo din zonă, privind viteza medie

multianuală a vântului. Dacă acest lucru ne este posibil se poate estima viteza vântului folosindu-se tabelul de mai jos cu o eroare acceptabilă.

o Din cauza curenţilor turbionari creaţi de obstacole se recomandă ca amplasamentul turbinei eoliene să fie plasată într-o poziţie care nu încalcă regulile din figura:

Avantajele utilizării energiei vânturilor: este accesibila pe teritorii întinse ale globului ; este

gratuita ; se poate transforma în energie mecanica si electrica ;se pot realiza unitati mari de ordinul MW, dar si de puteri mici 2..10 Kw ; suprafeţele ocupate sunt relativ mici ; se poate utiliza complementar cu energia solara ; este o energie nepoluanta ; este nelimitata în timp

Dezavantajele utilizării energiei vânturilor: nu este constanta în timp ;la puteri cuprinse intre 5-10 kW, turbinele eoliene, neconectate la Sistemul Energetic Naţional, este necesara stocarea energiei, in baterii de acumulatoare, rezultând costuri mai ridicate la intretinerea instalaţiei ; la turbinele cu puteri mari de 1MW, umbra lăsata de palele în mişcare de rotaţie, asociata cu zgomotul caracteristic, poate provoca o stare de stres în zonele locuite.

Aceste echipamente se recomandă să fie interconectate cu panouri solare, care vor asigura o funcţionare optimă şi în cazul vitezelor mai mici pentru vânt.

Bibliografie:

Proiect pentru alimentarea unui consumator insular - Prof. Dr. Ing. Toader Munteanu; Prep. Ing Ciprian Vlad – Universitatea “Dunărea de Jos” – Galaţi

Electronică de putere – Dr.ing. Şerban Bîrca- Gălăţeanu, dr.ing Dan Alexandru Stoichescu - Editura Militară 1991

LP ELECTRIC SRL Alba Iulia - www.lpelectric.ro www.aerotecture.com

http://www.lpelectric.ro/

ENERGIA GEOTERMALĂSIMEDRU VIORELA

PROFESOR ( INGINER ) GRUP ŞCOLAR DE INDUSTRIE ALIMENTARĂ ARAD

Criza energetică mondială a determinat căutarea unor noi surse de energie. În acest context, energia geotermală constituie un potenţial energetic a cărui valoare este, în prezent, în atenţia cercetătorilor din domeniu. Criza petrolului îi determină pe specialiştii în sisteme energetice alternative să găsească surse de energie fiabile care să acopere cât mai multe dintre necesităţile oamenilor. Una dintre cele mai promiţătoare tehnologii producătoare de energie de astăzi se bazează pe utilizarea energiei geotermale.

Energia geotermală este energia termică conţinută de materia anorganică din interiorul Pământului sub formă de căldura sensibilă şi produsă în cea mai mare parte din descompunerea lentă a substanţelor radioactive naturale existente în toate tipurile de rocă. In zona în care, din cauza temperaturii ridicate, rocile se găsesc în stare topită (de magma), căldura se transmite în cea mai mare parte prin convecţie datorită mişcării masei topite şi prin conducţie în proporţie mai redusă. In zonele cu temperaturi mai scăzute, caracterizate prin faptul că materia se găseşte în stare solidă, căldura se transmite numai prin conducţie.Energia geotermală este deci energia termică a magmei topite, aflată în centrul Pământului , şi o putem defini ca fiind căldura conţinută în fluidele şi rocile subterane. Această căldură este adusă aproape de suprafaţă prin conducţie termică sau prin pătrunderea magmei până în apropierea scoarţei terestre.

Rezervoarele geotermale, care se găsesc la câţiva kilometri în adâncul scoarţei terestre, pot fi folosite pentru încălzire directă . Oamenii au folosit izvoarele calde încă de acum câteva mii de ani, pentru furnizarea apei de îmbăiere sau gătit. Astăzi, apa izvoarelor este captată şi utilizată în staţiunile balneare.In sistemele moderne, se construiesc fântâni în rezervoarele geotermale şi se obţine un flux continuu de apă fierbinte. Apa este adusă la suprafaţă printr-un sistem mecanic, iar un alt ansamblu o reintroduce în puţ după răcire, sau o evacuează la suprafaţă. Deoarece nu sunt implicaţi combustibili fosili, energia geoter-mală produce emisii neglijabile de dioxid de carbon comparative cu sursele convenţionale de energie.

1 . METODE DE UTILIZARE A ENERGIEI GEOTERMALE

Utilizarea energiei geotermale se poate realiza : - pe cale directă , când se înţelege utilizarea energiei termice a fluidului geotermal prin transfer de

căldură direct unui utilizator sau prin intermediul altui fluid.- in cascadă Domeniul de utilizare depinde de temperatura fluidului geotermal. Principalele domenii în care

energia geotermală poate fi utilizată, în condiţii de eficienţă economică, au fost studiate de Lindal . 1.1.Utilizarea directă a energiei geotermale

Această energie geotermală este nepoluantă,regenerabilă şi poate fi folosită în scopuri diverse (utilizare directă ),ca :

- încălzirea locuinţelor (individual sau chiar a unor întregi oraşe) şi prepararea apei calde menajere;- creşterea plantelor în sere- uscarea recoltelor, - încălzirea apei în crescătorii de peşti, precum şi - în unele procese industriale, cum este pasteurizarea laptelui,uscarea cherestelei, a inului- balneologie

1.2.Utilizarea în cascadă a energiei geotermaleUn pas înainte în optimizarea sistemului de valorificare a energiei geotermale implica găsirea unor

noi întrebuinţări ale apei geotermale prin utilizarea în cascada. Diagrama Lindal este un punct de pornire în identificarea eventualelor utilizări în cascadă a căldurii provenite din apa geotermală.

Utilizarea în cascadă reprezintă folosirea directă a energiei apelor geotermale provenite de la o sondă geotermală de către mai mulţi beneficiari conectaţi în serie, fiecare dintre aceştia având drept agent termic primar apa uzată termic evacuată de precedentul consumator. Pentru exemplificare : producerea de energie electrică – încălzirea spaţiilor – prepararea apei calde menajere – uscarea lemnului – pasteurizarea laptelui – sere – creşterea animalelor – piscicultură – acvacultură – balneologie – recuperarea căldurii reziduale cu ajutorul pompelor de căldura.

Aceasta este doar o enumerare teoretica a posibilităţilor de utilizare în cascadă, deoarece este foarte puţin probabil ca în cadrul unei comunităţi să poată fi întâlnite – în acelaşi timp – toate aceste

valorificări ale apei geotermale. In mod uzual se poate face o grupare a lor, înseriind 3 – 4 tipuri de utilizări, în funcţie de principalii parametri ai apei geotermale disponibile la capul sondei (debit, temperatură, mineralizare), precum şi de specificul zonei în care este utilizată această resursă.2 . TIPURI DE SISTEME GEOTERMICE

Sistemele geotermice se clasifică în funcţie de : - temperatura şi presiunea sistemului ; - de modul în care energia termică este transferată spre sol.

Se identifică următoarele tipuri de sisteme geotermice:- Sisteme cu convecţie hidrotermică- Sisteme cu transfer conductiv- Sisteme cu zăcăminte geopresurizate- Sisteme cu magma

2.1. Sisteme cu convecţie hidrotermicăAcestea se caracterizează prin faptul că în scoarţa terestră există canale radiale prin care un agent

termic (abur sau lichid) circulă şi transferă energia termică de la o sursă eruptivă profundă (magma) spre exterior. Aceste sisteme sunt deosebit de avantajoase, deoarece potenţialele la care se obţine energia termică sunt ridicate, putându-se asocia producerii de energie electrică. In aceste cazuri, agentul termic obţinut are un conţinut redus de gaze (CO2+ H2S), ceea ce simplifică valorificarea căldurii. Temperaturile obţinute ating 240 ºC.

In cazul în care agentul termic este aburul, acesta poate fi valorificat direct în instalaţii electroenergetice (zona Geygers Field – California, Loradello – Italia si Matsukawa – Japonia).

In cazul în care agentul termic este apa, aceasta este transferată prin convecţie spre un al doilea rezervor, de dimensiuni variabile, situat la adâncimi suficient de mici pentru a putea fi exploatat prin forare.

Temperatura acestor rezervoare este variabila şi în funcţie de valoarea ei se deosebesc:• rezervoare geotermale cu temperatura peste 150 ºC acestea pot fi valorificate prin producerea de

energie electrică ;• rezervoare geotermale cu temperaturi cuprinse între 90 - 150 ºC , pentru încălzirea locuinţelor şi

a proceselor industriale;• rezervoare geotermale cu temperaturi mai mici de 90 ºC utilizabile pentru încălzire locală şi

prepararea apei calde menajere;,• izvoare termale cu temperaturi mai mici de 70 ºC, folosite în scopuri terapeutice şi pentru prepararea apei calde menajere.Sistemele geotermale cu apă sunt de circa 20 de ori mai frecvente decât sistemele cu abur şi se

întâlnesc de obicei în regiuni vulcanice şi cu o activitate seismică puternică (de exemplu, în partea de vest a Americii de Nord).

Apa geotermală are un conţinut pronunţat de săruri, variabil în limite largi. In cazul folosirii apei industriale în instalaţiile energetice, din cauza pericolului depunerilor, în majoritatea cazurilor se înserează schimbătoare de căldura de suprafaţă. Deşi acestea degradează nivelul exergetic al sursei, utilizarea lor este necesară pentru a evita depunerea sărurilor în instalaţii cu efect de deteriorare a coeficientului de transfer termic şi de obturare a secţiunii libere de trecere a apei prin conducte.

Schimbătoarele de căldură transferă efectul amintit în circuitul primar, în acest caz intervenind depuneri şi obturări. Înlocuirile şi curăţirile afectează suprafeţe mult mai mici, cu efect favorabil asupra cheltuielilor de întreţinere şi exploatare.

Din cauza caracterului sezonier al necesităţilor de energie termică pentru încălzirea locuinţelor, pentru rentabilizarea exploatării se utilizează şi consumatori suplimentari ca: sere, crescătorii de peşte, instalaţii de prelucrare a pastei de lemn şi a hârtiei, instalaţii de uscare etc. 2.2. Sisteme cu transfer conductiv

Aceste sisteme se caracterizează prin faptul că la adâncimi destul de mici se găsesc rezervoare termice conţinute în roci impermeabile, cu porozitate foarte scăzută.

Disponibilităţile oferite de aceste rezervoare sunt mult mai mari decât ale sistemelor cu convecţie hidrotermică. 2.3. Sisteme cu zăcăminte geopresurizate

Acestea constau în rezervoare de apă acoperite cu o izolaţie impermeabilă, fiind supuse la presiuni ridicate. Apa conţinută în aceste rezervoare are salinitate scăzută şi este saturată cu gaze naturale recuperabile. Aceste sisteme au răspândire în întreaga lume.

Sistemele geopresurizate pot fi exploatate atât termic, cât si hidraulic. Energia mecanică obţinută

prin utilizarea energiei hidraulice poate fi folosită pentru antrenarea instalaţiilor mecanice complementare din construcţii, cu efect favorabil asupra randamentului global al sistemului. 2.4 Sisteme cu magma

Roca topită, vulcanică, constituie o sursă termică de mari dimensiuni, care ar putea fi utilizată în obţinerea de energie termică şi mecanică.

Ponderea sistemelor geotermice exploatate în SUA este:• sisteme cu convecţie hidrotermică 10,5%• sisteme cu transfer conductiv 8,3%• sisteme cu zăcăminte geopresurizate 81,2%

Zăcămintele geotermice din zona de vest a ţării noastre sunt de tipul cu convecţie hidrotermică.3 . SURSE GEOTERMALE IN ROMÂNIA

Depresiunea Panonică ce cuprinde zona de vest a ţării noastre, incluzând Banatul şi vestul Munţilor Apuseni şi teritoriul Ungariei şi al fostei Iugoslavii este o zonă bogată în zăcăminte geotermale.

In jurul municipiului Oradea s-au făcut foraje şi s-au exploatat în scopuri terapeutice apele geotermale de peste 100 de ani. In ultimul sfert de veac s-au iniţiat acţiuni sistematice de prospectare şi evaluare atât a zăcămintelor geotermale, cât şi a zăcămintelor de hidrocarburi din această parte a ţării. Prin acestea s-a constatat ca în Câmpia de Vest, în toate formaţiunile geologice se găsesc straturi acvifere cu capacităţi şi proprietăţi termofizice foarte variate.

Fluxurile termice la suprafaţă au valori de ordinul a 85 MW/m2, mai mari decât acelea din alte zone.

Cel mai important sistem acvifer termal al Depresiunii Panonice îl constituie sistemul din baza panonianului superior, evidenţiat prin sondaje. Apele din acest sistem se manifestă în general eruptiv, datorită conţinutului ridicat de gaze dizolvate.

Nivelul termic al apelor geotermale din zona de vest a ţării este destul de scăzut . Din această cauză, acestea pot fi utilizate în special în scopuri terapeutice şi la prepararea apei calde menajere etc.

In municipiul Oradea şi în judeţul Bihor se furnizează apa caldă menajeră pentru 800 de apartamente, se încălzesc 12 apartamente, băi, sere legumicole, ştranduri, piscine, hoteluri.

In judeţul Timiş , apa geotermală este utilizată pentru topitorii de in, pentru încălzire, pentru scopuri terapeutice, pentru prepararea apei calde menajere.

Exploatarea surselor geotermale din ţară cu scopul producerii energiei electrice este imposibilă, întrucât un generator geotermal presupune o presiune iniţială foarte mare şi temperaturi ale fluidului de lucru foarte mari . 4 . TRATAREA APELOR GEOTERMALE

Apele geotermale nu pot fi valorificate din punct de vedere termic în starea în care sunt extrase din adâncimi din următoarele motive :

- gazele care însoţesc jetul de lichid produc zone de ştrangulare în cuprinsul schimbătorului de căldură, zone de extindere variabilă, cu efecte defavorabile asupra procesului de transfer termic; - depunerile de cruste care se produc în zone în care presiunea scade sunt maxime în interiorul schimbătorului de căldură- presiunea apei din sondă generează solicitări mecanice mari, cu efecte defavorabile asupra dimensiunilor şi costului suprafeţelor de transfer termic.

Pentru a se înlătura aceste neajunsuri, apele geotermale se supun unui proces de tratare, prin care se realizează separarea gazelor şi eventual valorificarea lor şi reducerea capacităţii de formare a crustelor de sare. In majoritatea ţărilor, apele geotermale se exploatează în regiuni vulcanice sau cu fenomene seismice şi din această cauză sunt bogate în H2S şi SO2. Pentru eliminarea acestora se folosesc schimbătoare de ioni, instalaţii de distilare, procedee de tratare cu var – sodă etc.

Apele geotermale din ţara noastră sunt ape geotermale cantonate în straturi sedimentare, caracterizate prin presiuni mici şi încălziri modeste. Ele conţin în principal biocarbonaţi, sulfaţi, cloruri, hidrocarburi în stare liberă şi dizolvată. Pentru apele din straturile sedimentare se folosesc următoarele procedee de tratare :

-modificarea indicelui pH pentru a se obţine ape neutre (prin adăugare de HCl); introducerea de substanţe inhibitoare pentru a reduce depunerile (polifosfat de sodiu); -tratarea cu ultrasunete; -tratarea cu flux magnetic. In cazul trecerii apei printr-un flux magnetic ( 700 – 1000 A/m ), se constată modificarea sistemului

de cristalizare, împiedicându-se formarea crustelor de piatră.Efectul magnetizării se menţine timp de 3 – 4 ore şi din această cauză este necesară

dimensionarea reţelelor termice astfel încât apa vehiculată să reîntâlnească dispozitivul de magnetizare după acest interval. In prezent, în România s-au produs dispozitive de magnetizare a apei cu magneţi permanenţi5. METODE DE COLECTARE A ENERGIEI GEOTERMALE

Există multe metode pentru a colecta energia naturală şi gratuită a Pământului. Cele mai comune metode sunt bucla închisă şi bucla deschisă. Cu oricare dintre ele, numai o fracţiune din energie vine din electricitate, majoritatea energiei vine chiar din pământ. In concluzie, preţul utilizării este mai mic decât al oricărei alte alternative pentru confort. Economia de energie plăteşte în final investiţia.

6. BIBLIOGRAFIE

• I. Coste, Omul, biosfera si resursele naturale, Ed. Facla, Timişoara, 1982• M. Ilina; C. Brandabur; N. Dancea, Energii neconvenţionale utilizate in instalaţiile din construcţii, Ed.

Tehnica, 1987, Bucureşti• C. Bendea; M. Barbuta; G. Bendea, Modelarea variantelor de utilizare in cascada a energiei

geotermale intr-o comunitate rurala, Energetica, nr. 2/2005

HELIOENERGIA-RESURSA VIITORULUI SIMILIE BIANCA

COLEGIUL TEHNIC DE VEST TIMIŞOARAHelioelectricitatea se referă la transformarea directă a energiei solare în energie electrică. Pentru aceasta, se utilizează module fotoelectrice compuse din celule solare sau fotoelemente.

Transformarea energiei solare în energie fotoelectrică.

Celule fotoelectrice

O celulă fotoelectrică poate fi asimilată cu o diodă fotosensibilă, funcţionarea ei bazându-se pe proprietăţile materialelor semiconductoare.Celula fotoelectrică permite conversia directă a energiei luminoase în energie electrică. Principiul de funcţionare se bazează pe efectul fotoelectric. De fapt, o celulă este constituită din două straturi subţiri de material semiconductor. Cele două straturi sunt dopate diferit:• Pentru stratul N, aport de electroni periferici• Pentru stratul P, deficit de electroni.Între cele două straturi va apare o diferenţă de potenţial electric. Energia fotonilor luminii, captaţi de electronii periferici (stratul N) le va permite acestora să depăşească bariera de potenţial şi să creeze astfel un curent electric continuu. Pentru colectarea acestui curent, se depun, prin serigrafie, electrozi pe cele două straturi semiconductoare. Electrodul superior este o grilă ce permite trecerea razelor luminoase. Pe acest electrod se depune apoi un strat antireflectorizant, pentru creşterea cantităţii de lumină absorbită.Celula fotoelectrică este elementul de bază în conversia fotoelectrică. În întuneric, ea se comportă ca şi o joncţiune PN (diodă). În aceste condiţii, o celulă fotoelectrică are caracteristica curent - tensiune a unei joncţiuni PN .Când celula este iluminată, ea produce un curent cu atât mai mare cu cât iluminarea este mai intensă. Curentul este deci, proporţional cu iluminarea. Se va regăsi aceeaşi caracteristică de mai sus, dar decalată în jos cu curentul Iph (fotocurent), corespunzător intensităţii iluminării.Trebuie observat că, pentru a se obţine caracteristica curent-tensiune , se consideră ca sens de referinţă al curentului, sensul opus lui Id , respectiv sensul fotocurentuluiI Iph.Se poate obţine, de asemenea, caracteristica de putere P = f(U), care, pentru anumite condiţii de iluminare şi temperatură, pune în evidenţă un punct de funcţionare la puterea maximă.

Caracteristica curent-tensiune Caracteristica putere-tensiune

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Analogie/PN.htm

În plus, utilizatorul poate determina experimental caracteristica curent-tensiune, prin modificarea rezistenţei la bornele celulei. Se pot lua până la 10 puncte de măsură, pentru a determina caracteristica. Punctele de măsură sunt memorate sub forma unor vectori de date obţinute cu Matlab.Se poate realiza schema de montaj de mai jos.

Schema de montaj

Schema unei celule elementare.

Tehnologii ale celulelor solare

Cel mai utilizat material pentru realizarea fotopilelor sau a celulelor solare este siliciu, un semiconductor de tip IV. Acesta este tetra-valent, ceea ce înseamnă că un atom de siliciu se poate asocia cu patru alţi atomi de aceeaşi natură. Se mai utilizează arseniură de galiu şi straturi subţiri de CdTe (telură de cadmiu), CIS (cupru-indiu-diseleniu) şi CIGS. Există mai multe tipuri de celule solare:• Celule monocristaline• Celule policristaline• Celule amorfe• Celule CdTe, CIS, CIGS

În tabelul următor sunt prezentate valorile randamentului tipic şi teoretic ce poate fi obţinut cu aceste diferite tehnologii.

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Technologie/autres.htm

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Technologie/amorphes.htm

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Technologie/polycristallines.htm

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Technologie/monocristallines.htm

Randamentele diferitelor tehnologii.

Se defineşte randamentul energetic al unei celule, ca fiind raportul dintre puterea electrică maximă şi puterea incidentă:

,în care:• E - iluminarea [W/m²];• S - suprafaţa activă a panourilor [m²].• Pm - puterea maximă măsurată în condiţiile STC (Standard Test Conditions), respectiv în spectrul AM1.5, la o temperatură de 25°C şi iluminare de 1000 W/m².

Randamentul unei celule este, în general, destul de scăzut, de ordinul 10 - 20%. Au fost obţinute randamente mai bune cu materiale noi (în laborator, arseniura de galiu AsGa oferă un randament mai mare de 25%), cu tehnologii experimentale (tehnologia multistraturi), deseori dificile şi costisitoare pentru a fi puse în practică.În aceste condiţii, materialul fotoelectric cel mai utilizat este siliciul, care reprezintă o soluţie economică. Pentru astfel de celule, randamentul energetic nu depăşeşte 15%.Pe baza caracteristicilor curent-tensiune şi putere-tensiune, se pot obţine şi alţi parametrii:• Curentul de scurtcircuit Icc, respectiv curentul debitat de celulă, atunci când tensiunea la bornele sale este nulă. Practic, acest curent este foarte apropiat de fotocurentul Iph.• Tensiunea în gol Vco, respectiv, tensiune la bornele celulei, atunci când curentul debitat este nul.• Între cele două extreme, există un optim care oferă puterea maximă Pmax sau MPP (Maximum Power Point).Randamentul unei celule depinde de iluminare şi de temperatură.Temperatura este un parametru important, deoarece celulele sunt expuse radiaţiei solare, fiind posibilă încălzirea lor. În plus, o parte din energia absorbită nu este convertită în energie electrică: se disipă sub formă de căldură. Din aceste motive, temperatura celulelor este întotdeauna mai ridicată decât a mediului ambiant.Pentru a estima temperatura unei celule Tc, cunoscând temperatura mediului ambiant Ta, se poate folosi expresia:

,în care:• Em: iluminarea medie [W/m2]. • TUC: Temperatura de utilizare a celulei [°C]. Temperatura celulei are o importanţă foarte mare asupra performanţelor electrice. Cu cât temperatura este mai mică, cu atât celula este mai eficientă.Fiecare grad de încălzire a celulei, determină o pierdere a randamentului de ordinul a 0,5 %. În mod empiric, s-a constatat că fotocurentul creşte puţin cu temperatura (de ordinul a 0.05%/°K, în cazul celulelor cu siliciu).De asemenea, se poate observa că punctul de putere maximă poate avea variaţii semnificative.Fotocurentul este, practic, proporţional cu iluminarea sau cu fluxul luminos.

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Parametres/1000W.htm

http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Cellule/Parametres/AMx.htm

În mod normal, curentul se modifică. Acest comportament nu este valabil decât pentru celulele care nu utilizează concentratoare a radiaţiei solare, sau cu concentrare redusă. În consecinţă, densitatea purtătorilor de sarcină şi curentul de saturaţie variază prin modificarea temperaturii şi a concentraţiei iluminării.Fotocurentul creat de o celulă fotoelectrică este proporţional şi cu suprafaţa S a joncţiunii, supusă expunerii la radiaţia solară; pe de altă parte, tensiunea în gol nu depinde de această suprafaţă, ci doar de calitatea materialului semiconductor şi de tipul joncţiunii.Se poate considera că tensiunea U este constantă, deoarece variaţia valorii Upmax în funcţie de iluminare, este infimă . Pierderea de putere nu va fi semnificativă.

Familie de caracteristici U-I Familie de caracteristici U-P

Pentru creşterea iluminării celulelor, este de dorit ca acestea să fie orientate astfel încât, razele Soarelui să cadă perpendicular pe ele. Există panouri fixe, dar şi cu înclinare variabilă, cele din urmă fiind mai eficiente. De exemplu, pe timpul iernii, un panou plasat orizontal este de două ori mai puţin eficient decât un panou înclinat, astfel încât incidenţa radiaţiei să fie perpendiculară.În condiţii standard STC (1000W/m², 25°C, AM1.5), puterea maximă a unei celule de siliciu de 10 cm² va fi de aproximativ 1,25 W. Celula fotoelectrică elementară reprezintă, deci, un generator electric de foarte mică putere, insuficient pentru majoritatea aplicaţiilor casnice sau industriale. În consecinţă, generatoarele fotoelectrice sunt realizate prin conectarea (asocierea) în serie şi/sau în paralel a unui număr mare de celule elementare. Aceste grupări se numesc module, care la rândul lor vor forma panourile. Această conectare trebuie să se realizeze cu respectarea anumitor criterii precise, ţinând cont de dezechilibrele care se creează în timpul funcţionării într-o reţea de fotocelule. Practic, chiar dacă numeroasele celule care formează un generator, sunt teoretic identice, datorită inevitabilelor dispersii de fabricaţie, ele au caracteristici diferite. Pe de altă parte, iluminarea şi temperatura celulelor nu este aceeaşi pentru toate celulele din reţea. Conectarea în serie a celulelor face ca tensiunea la bornele ansamblului să fie mai mare, curentul fiind acelaşi în toate celulele. Conectarea în paralel determină creşterea curentului debitat, tensiunea la bornele ansamblului fiind aceeaşi.Conectarea în serie

În cazul conectării în serie, celulele sunt parcurse de acelaşi curent, iar caracteristica ansamblului rezultat este dată de suma tensiunilor celulelor componente, la un anumit curent.

Conectarea în paralel

În cazul conectării în paralel, tensiunea la bornele tuturor celulelor este aceeaşi, curentul rezultat al ansamblului fiind suma curenţilor celulelor componente. Caracteristica ansamblului este dată de suma curenţilor furnizaţi de celulele componente, la o anumită tensiune.

Cea mai mare parte a modulelor comercializate, sunt compuse din 36 de celule de siliciu cristalin, conectate în serie pentru aplicaţii de 12 V.

Proiectul Comenius ce se derulează în şcoala unde îmi desfăşor activitatea, urmăreşte realizarea efectivă a unui dispozitiv cu celulă fotovoltaică. În cadrul acestui proiect multinaţional colaborăm cu cadre didactice şi elevi din Germania, Cehia, Slovacia şi Croaţia, fiecare ţară având de dus la bun sfârşit câte o sarcină de lucru.La final fiecare din elevii implicaţi în proiect va avea un astfel de dispozitiv cu care îşi va asigura energia electrică necesară pentru telefonul mobil, laptop, CD-player, etc. În fotografia alăturată este reprezentat prototipul acestui dispozitiv cu celulă fotovoltaică. Este posibil ca produsul final să mai sufere modificări în ceea ce ţine de design, dimensiuni, materiale utilizate, în funcţie de sugestiile colaboratorilor noştri.

SISTEMUL DE PROMOVARE A PRODUCERII ENERGIEI ELECTRICE DIN SURSE REGENERABILE ÎN ROMÂNIA

ING. ION STOICAS.C. TERMOSERV – ROVINARI S.A.

Listă de acronime:- UE – Uniunea Europeană;- CE – Comisia Europeană;- SRE – Surse Regenerabile de Energie;- E-SRE – Energie Electrică produsă din Surse Regenerabile de Energie;- ANRE – Autoritatea Naţională de Reglementare în domeniul Energiei;- OTS – Operatorul de Transport şi Sistem;- OPCOM – Operatorul Pieţei de Energie Electrică din România;- CV – Certificat Verde;- PCV – Piaţa Certificatelor Verzi;- PCCV – Piaţa Centralizată a Certificatelor Verzi;- PIPCCV – Preţul de Închidere al Pieţei Centralizate de Certifcate Verzi.

1. Politica energetică a Uniunii Europene

În conformitate cu Noua Politică Energetică a UE, elaborată în anul 2007, energia este un element esenţial al dezvoltării la nivelul Uniunii. În aceeaşi măsură, însă este o provocare în ceea ce priveşte impactul sectorului energetic asupra schimbărilor climatice, a creşterii dependenţei de importul de resurse energetice, precum şi a creşterii preţului energiei. Pentru depăşirea acestor provocări, Comisia Europeană consideră absolut necesar ca UE să promoveze o politică energetică comună, bazată pe sercuritate energetică, dezvoltare durabilă şi competitivitate.

C.E. propune în setul de documente care reprezintă Noua Politică Energetică a UE următoarele directive:

- reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 20% până în 2020, comparativ cu cele din anul 1990;

- creşterea ponderii surselor regenerabile de energie în totalul mixului energetic, de la mai puţin de 7% în anul 2006, la 20% până în 2020;

- creşterea ponderii biocarburanţilor la cel puţin 10% din totalul conţinutului energetic al carburanţilor utilizaţi în transport în anul 2020;

- reducerea consumului global de energie cu 20% până în anul 2020.Obiectivele UE privind promovarea energiei electrice produse din surse regenerabile de energie

(SRE) sunt cuprinse în Directiva 2001/77/CE, care stabileşte drept ţintă pentru anul 2020 ca 21% din energia electrică produsă în statele membre să fie din SRE (pondere realizabilă – 19%).

Pentru stimularea producţiei de energie din SRE, fiecare stat membru poate lua măsurile necesare. Cele 27 de state membre au fiecare schema lor de susţinere a energiei electrice produse din SRE, variante derivate a patru mari tipuri de scheme:

a) Scheme de tip tarif fix „feed-in tarifs”;b) Scheme de cote obligatorii şi tranzacţionare de certificate verzi (CV);c) Licitaţii;d) Scheme fiscale;România a optat pentru sistemul de susţinere cu cote obligatorii şi tranzacţionare de certificate verzi.

2. Sistemul de promovare a producerii energiei electrice din SRE în România

Termeni şi definiţii:- certificat verde – titlul ce atestă producerea din surse regenerabile de energie a unei cantităţi de

1MWh energie electrică ( de regula ).- consumator final de energie electrică – persoana care utilizează energie electrică pentru consumul

propriu, cu excepţia consumului de energie electrică în procesele tehnologice de producere, transport şi distribuţie a energiei electrice;

- furnizor de energie electrică – persoana juridică titulară a unei licenţe de furnizare, care asigură alimentarea cu energie electrică a unuia sau mai multor consumatori, pe baza unui contract de furnizare;

- garanţie de origine – documentul emis de autoritata competentă producătorilor de energie electrică ce atestă provenienţa acesteia din surse regenerabile de energie sau în cogenerare;

- operator de transport şi sistem – persoana care deţine, sub orice titlu, o reţea electrică de transport şi este titulară a unei licenţe de transport prin care răspunde de operarea, asigurarea întreţinerii şi, dacă este necesar, dezvoltarea reţelei de transport într-o aumită zonă şi, de acolo unde este aplicabilă, interconectarea acesteia cu alte sisteme electroenergetice, precum şi de asigurarea capacităţii pe termen lung a sistemului de a acoperi cererile rezonabile pentru transportul energiei electrice;

- sistemul de cote obligatorii – mecanismul de promovare a producerii de energie din surse regenerabile de energie, care impune furnizorilor achiziţia unor cantităţi minime de energie electrică produsă din aceste surse, stabilite proporţional cu vânzările acestora de energie electrică către onsumatorii finali. Îndeplinirea cotelor se dovedeşte prin posesia unui număr corespunzător de certificate verzi dobândite în condiţiile legii;

- sistem de sprijin – ansamblul de măsuri destinat promovării producerii de energie din surse regenerabile prin reducerea costurilor de producţie ale acesteia, prin creşterea preţului la care aceasta poate fi vândută sau prin creşterea cantităţii de astfel de energie achiziţionată, prin instituirea unor obligaţii ori în alt mod;

- surse regenerabile de energie – surse de energie nefosile , cum sunt: energie eoliană, solară, geotermală şi gazele combustibile asociate apelor geotermale, energia valurilor, a mareelor, energia hidro, biomasă, gaz de fermentare a deşeurilor, denumit şi gaz de depozit, sau gaz de fermentare a nămolurilor din instalaţiile de epurare a apelor uzate şi biogaz.

După anul 2001, ţara noastră a făcut eforturi pentru a-şi armoniza legislaţia cu legislaţia europeană şi de a-şi stabili propria strategie energetică. Parlamentul României, Guvernul şi instituţiile stabilite cu atribuţii de reglementre în domeniul energetic au emis o serie de legi, hotărâri şi decizii în acest scop. Ultima dintre ele este Legea 220 / 27.10.08 – Lege pentru stabilirea sistemului de promovare a producerii de energie din surse regenerabile de energie. Această lege creeaza cadrul legal necesar extinderii utilizării surselor regenerabile de energie şi instituie sistemul de promovare a energiei electrice produse din SRE.

Deasemenea, legea stabileşte nivelul ţintelor naţionale, privind ponderea energiei electrice obţinute din SRE în consumul final de energie electrică în perspectiva anilor 2010, 2015 şi 2020, respectiv 33%, 35% şi 38%.

Sistemul de promovare stabilit prin lege se aplică pentru energia produsă din:a) Energie hidro realizată în centrale cu o putere instalată de cel mult 10 MW;b) Energie eoliană;c) Energie solară;d) Energie geotermală şi gazele combustibile asociate;e) Biomasă;f) Biogaz;g) Gaz de fermentare a deşeurilor;h) Gaz de fermentare a nămolurilor din instalaţiile de epurare a apelor uzate şi care este livrată în

reţeaua electrică.Sistemul de promovare stabilit prin această lege se aplică pentru o perioadă de:

a) 15 ani, pentru energia electrică produsă în grupuri electrice noi;b) 5 ani, pentru energia electică produsă în grupuri/centrale electrice eoliene din import, care au mai

fost utilizate pentru producerea energiei electrice pe teritoriul altor state;c) 10 ani, pentru energia electrică produsă în centrale/grupuri hidroelectrice de maximum 10 MW,

retehnologizate;d) 3 ani, pentru energia electrică produsă în centrale/grupuri hidroelectrice de maximum 10 MW,

neretehnologizate;e) 10 ani, pentru energia termică produsă din surse geotermale în centrale de minimum 5 MWth

În cazul energiei elecrice produse în capacităţi de producţie multicombustibil care utlizează surse regenerabile şi convenţionale, beneficiază de schema de susţinere numai acea parte din energia electrică produsă efectiv din surse regenerabile de energie, stabilită pe baza conţinutului energetic aferent.

România, aşa cum spuneam, a adoptat pentru a promova producerea E-SRE, la sistemul cotelor obligatorii, combinat cu tranzacţionarea certificatelor verzi sau prin sistemul de „preţ fix”.

3. Piaţa Certificatelor VerziPentru a putea participa la PCV toţi furnizorii de energie electrică şi producătorii care doresc să

tranzacţioneze CV trebuie să depună documentaţia şi să obţină licenţă de la operatorul comercial.La sfârşitul anului 2008, în România se înregistrau 65 de furnizori de energie electrică şi 23 de

producători pentru care se eliberau CV.Actorii participanţi la PCV sunt:

- Furnizorii;- Producătorii de energie electrică din SRE;- OTS;- OPCOM;- ANRE.

Rolul participanţilor la PCV este următorul:ANRE:- Califică producătorii E-SRE eligibili, pentru participare la PCV;- Urmăreşte îndeplinirea cotei obligatorii de către furnizori;- Aplică corecţiile cotelor anuale obligatorii pentru furnizori;- Aplică penalităţi pentru neîndeplinirea cotei.Furnizorii:- Sunt obligaţi să achiziţioneze anual un număr de CV egal cu produsul dintre valuarea cotei

obligatorii şi cantitatea de energie furnizată anual consumatorilor finali.OTS:- Primeşte lunar de la producători şi de la Operatorii de Reţele la care aceştia sunt racordaţi

notificări privind cantităţile de E-SRE livrate în reţele;- Emite lunar CV producătorilor pentru cantitatea de E-SRE produsă şi livrată în reţea în luna

anterioară;- Colectează sumele corespunzătoare penalizărilor de la furnizorii care nu şi-au îndeplinit cota

obligatorie la sfârşitul perioadei de conformare.OPCOM:- Înregistrează participanţii la PCV;- Prognozează şi face publică cererea şi oferta de CV la nivel naţional;- Înregistrează contractele bilaterale de tranzacţionare a CV între producătorii de E-SRE şi furnizori;- Înfiinţează şi administrează Registrul CV;- Asigură cadrul de tranzacţionare pentru CV pe Piaţa Centralizată;- Primeşte ofertele de vânzare/cumpărare a CV de la producători/furnizori;- Stabileşte şi face public PIPCCV şi numărul de CV tranzacţionate lunar pe PCCV;- Afişează lunar cererea cumulată de CV şi oferta cumulată de CV pe anul în curs;

- Stabileşte drepturile şi obligaţiile de plată ale participanţilor la PCCV.Schema de susţinere a producătorilor de energie electrică din SRE presupune obligativitatea

furnizorilor de a achiziţiona CV pentru o anumită cotă din cantitatea de energie electrică livrată, certificate verzi pe care le primesc bonus producătorii de energie electrică din SRE pentru cantitatea de energie electrică vândută în sistem.

Cotele de E-SRE pentru care furnizorii sunt obligaţi să achiziţioneze CV sunt stabilite anual, prin lege, dar ele pot fi modificate de Preşedintele ANRE, funcţie de energia electrică din SRE vândută în SEN de producătorii de energie electrică din SRE pe parcursul anului.

Cotele stabilite prin lege sunt: 2008 – 5,26%, 2009 – 6,28%, 2010÷2012 – 8,30% ... 2020 – 16,8%.Prin ordinul nr. 127 / 11.12.2008 al Preşedintelui ANR s-a stabilit pentru anul 2008 cota obligatorie

de CV, care trebuie achiziţionate , de furnizorii de energie electrică să fie de 0,316%, iar rata de schimb leu/euro (medie lunară decembrie 2007) – 3,5289 RON/EUR.

Producătorii de E-SRE au garantat accesul la reţeaua de transport şi distribuţie a energiei electrice şi pot vinde energia electrică produsă pe piaţă. În plus, pentru întreaga cantitate de energie electrică livrată ei primesc un „bonus” în certificate verzi, astfel:

- Un certificat verde pentru fiecare 1 MWh produs şi livrat în reţeaua de energie electrică din centrale/grupuri hidroelectrice noi sau centrale/grupuri hidroelectrice de maximum 10 MW, retehnologizate;

- Un certificat verde pentru fiecare 2 MWh livraţi în reţeaua de energie electrică din centrale hidroelectrice cu o putere instalată cuprinsă între 1 şi 10 MW, care nu se încadrează în condiţiile prevăzute la aliniatul precedent;

- Două certificate verzi pentru fiecare 1 MWh livrat în reţeaua de energie electrică din centralele hidroelectrice cu o putere instalată de până la 1 MW/unitate;

- Două certificate verzi, până în anul 2015, şi un certificat verde, începând cu anul 2016, pentru fiecare 1 MWh livrat în reţeaua de energie electrică de producătorii de energie electrică din energie eoliană;

- 3 certificate verzi pentru fiecare 1 MWh livrat în reţeaua de energie electrică de producătorii de energie electrică din biomasă, biogaz, biolichid, gaz de fermentare a deşeurilor, energie geotermala şi gazele combustibile asociate;

- 4 certificate verzi pentru fiecare 1 MWh livrat în reţeaua de energie electrică de producătorii de energie electrică din energie solară.Tranzacţionarea certificatelor verzi de către producătorii şi furnizorii de E-SRE se poate face pe

piaţa centralizată a CV sau pe piaţa contractelor bilaterale a CV.Cadrul de tranzacţionare a CV pe cele două pieţe este asigurat de operatorul pieţei de energie

electrică (OPCOM).Pentru perioada 2008 – 2014, valoarea de tranzacţionare a CV pe aceste pieţe se poate încadra

între un minim de 27 euro / certificat şi o valoare maximă de 55 euro / certificat.Valoarea în lei a CV se calculează la valoarea medie a cursului de schimb stabilit de BNR pentru

luna decembrie a anului precedent.Până la data de 15 martie a fiecărui an, ANRE stabileşte pentru anul calendaristic precedent şi

pentru fiecare furnizor, pe baza numărului de CV achiziţionate şi a energiei electrice furnizate clienţilor finali, gradul de îndeplinire a cotei obligatorii impuse. Furnizorul care nu realizează cota obligatorie anuală este obligat să plătească contravaloarea CV neachiziţionate la valoarea de 70 de euro pentru fiecare CV neachiziţionat, calculată în lei la valoarea medie a cursului de schimb stabilit de BNR pentru luna decembrie a anului precedent. Suma rezultată este calculată de OPCOM şi este alocată anual de către ANRE, în baza unor criterii transparente şi obiective, pentru investiţii, în vederea facilitării accesului producătorilor din SRE la reţeaua de transport şi distribuţie.

În situaţia tranzacţionării CV pe Piaţa Contractelor Bilaterale (PCBCV) procedurile sunt simple: cele două părţi, producătorii de E-SRE şi furnizorii convin printr-un contract bilateral asupra numărului de CV şi a preţului cu care urmează a fi achiziţionate, cu obligaţia de a înregistra contractul la OPCOM.

Piaţa Centralizată de Certificate Verzi (PCCV) are rolul de a asigura libera concurenţă, transparenţă şi nediscriminare între participanţi, reducerea preţurilor de tranzacţionare şi stabilirea preţurilor de referinţă pentru alte tranzacţii din piaţa CV.

Pentru a putea participa la tranzacţiile de pe PCCV, agenţii economici trebuie să depună documentaţia şi să obţină înregistrarea de la OPCOM, deasemenea trebuie să transmită lunar oferte de vânzare sau cumpărare în Intervalul de Ofertare.

Operatorul PCV preia ofertele (cu confirmări de primire), validează ofertele şi transmite „Notificări” despre acceptarea sau respingerea lor. În ziua de tranzacţionare, acesta stabileşte numărul de CV tranzacţionate şi PIPCCV pe baza ofertelor reprezentând perechi preţ-cantitate şi a cererilor primite. PIPCCV şi numărul de CV tranzacţionate se stabilesc (grafic) la intersecţia curbelor ofertă-cerere. După această etapă operatorul întocmeşte şi transmite fiecărui participant „Notele de decontare”.

Pentru anul 2008 au fost emise 132 455 CV din care au fost tranzacţionate până la data de 21.01.09 – 109 397, restul de 23 048 fiind disponibile pe piaţă.

CV emise pentru energia electrică produsă în anul 2009 din SRE calificate să participe la PCV se tranzacţionează începând cu luna martie 2009, cursul de schimb fiind 3,9153 RON / EUR.

În luna ianuarie 2009, a fost tranzacţionat un număr de 37459 CV la PIPCCV de 194,09 RON / CV.După afilierea României la Sistemul European de Certificate Verzi, furnizorii de energie electrică

pot să îşi îndeplinească cotele obligatorii de CV prin achiziţionarea acestora atât de pe piaţa internă cât şi de pe piaţa europeană. Producătorii de E-SRE pot comercializa CV pe piaţa europeană, în condiţiile stabilite de ANRE. Până la atingerea ţintelor naţionale, CV pot fi tranzacţionate numai pe piaţa internă.

BIBLIOGRAFIE- Directiva 2001 / 77 / CE – Măsuri pentru promovarea producerii E-SRE;- HG 443 / 10.04.03 – Adaptarea Directivei 2001 / 77 / CE la condiţiile specifice din România;- HG 1892 / 04.11.04 – Sistemul de promovare al producerii E-SRE;- HG 958 / 18.08.05;- HG 1069 / 2007 privind aprobarea Strategiei Energetice a României pentru perioada 2007 – 2020;- Legea 220 / 27.10.2008 – Lege pentru stabilirea sistemului de promovare a producerii E-SRE;- Legea nr. 13 / 2007 – Legea energiei electrice;- Ordine şi Decizii ANRE.

RESURSE ENERGETICE PENTRU VIITOR. SURSE NECONVENŢIONALE DE ENERGIE

PROF. ŞOFEI CARMEN ELENAGRUP ŞCOLAR INDUSTRIAL DE MATERIALE DE CONSTUCŢII TG-JIU

Surse neconvenţionale de energie Energia solară:Soarele este doar una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pământ în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie pe un an a întregii omeniri.Energia solară este energia radiantă produsă în interiorul Soarelui în urma reacţiilor de fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ într-o cuantă de energie numită foton, care interacţionează cu atmosfera şi suprafaţa Pământului.Puterea energiei solare într-un punct al planetei depinde, într-un mod complicat, de ziua anului, momentul zilei şi de latitudinea acelui punct.Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe bază de materie fosilizată- petrolul şi carbunele- încât rezervele naturale se vor epuiza în a doua parte a secolului viitor.S-a demonstrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranţa şi acuratetea cea mai mare.Atmosfera reflectă aproximativ 30% si absoarbe 20% din radiaţia solară; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar si asa însa aceasta cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea marilor centrale.Modalităţi de aplicare: Cuptorul solar- în cuptorul solar modern, lumina solară este folosită pentru a gati, o oglindă focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. In unele cuptoare solare în loc de oglinda concava se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Furnalul solar- în Mont Luis, Franţa, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, cu o latură acoperită de oglinzi, astfel încat totalitatea lor sa formeze o uriaşa oglindă concavă. Camera de încălzire din focar se poate încălzi pâna la 3000 grd C- la această temperatură topindu-se majoritatea metalelor. Clădiri încalzite de soare- într-o oarecare măsură orice casă este încălzită de Soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele Soarelui la amiază, si pe partea mai răcoroasă, mai mici. În multe locuri se montează obloane sau jaluzele, confecţionate din material izolant termic, care se închid noaptea, astfel se păstreaza căldura primită în timpul zilei. Aceasta se numeşte folosirea pasivă a enegiei solare. Bateriile solare- sunt nişte instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Intr-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe asrfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poata folosi ca sursă de energie. Fotocelulele sunt nişte plăci subţiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au randamentul mai scăzut, dar sunt functionale şi la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţlor, mai expuşi radiaţiei solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţioneaza cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majorităţii ceasurilor cu quartz. Curent fără reţea de transport la distantă- în locurile mai puţin accesibile, mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodării este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosită pentru încarcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii. Bateriile solare oferă o siguranţa mare. Odată montate, aproape nu necesită revizie în continuare. Ani întregi pot funcţiona fără nici o supraveghere. În Marea Britanie, panourile solare furnizează energie electrică pentru farurile fără personal. Un rol asemănător îndeplinesc şi în staţiile ce urmăresc evoluţia vremii în larg, pe mare şi pe ţărm. Pentru a genera curent fotocelulele necesită lumină, nu căldură, de aceea poate funcţiona farul de 360 kw al unei piste de aterizare în mijlocul unei pustietăţi îngheţate din Alaska. Încă din anii 60 sateliţii artificiali de telecomunicaţii sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este staţia Freedom , care a fost lansată în jurul Pământului la sfârşitul secolului trecut. Aceasta a fost echipată cu opt panouri solare, asemănătoare unor aripi care să transforme lumina solară într-o putere electrică de 75 kw.

Energia eoliană:

Energia eoliană este energia conţinută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa pământului. Exploatată, ea poate fi transformată în energie mecanică pentru pomparea apei, de exemplu, sau măcinarea grăului, la mori ce funcţionează cu ajutorul văntului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vănt moderne transformă energia eoliană, ce învarte rotorul, în energie electrică. Pentru ca văntul este o sursă de energie curata şi interminabilă, turbinele de vânt sunt instalate în ţările dezvoltate şi acolo unde intensitatea vântului permite puterii eoliene să poată fi exploatată, pentru a suplini sursele tradiţionale de energie electrică.Îmbunătăţirile aduse rotoarelor şi elicelor, combinate cu o creştere a numărului de turbine instalate, a dus la o mărire a puterii energiei eoliene cu circa 150% din 1990. Energia eoliană e o sursă de putere electrică promiţatoare în viitor datorită ecologitaţii şi infinitaţii sale. Totuşi, pentru că viteza vântului variază în timpul zilei, sezonului sau anilor, energia generată de vânt e o resursă intermitentă. În zonele de pe glob cu acţiune puternică a vântului turbinele acţionează în jur de 60% din timpul anului. Chiar şi aşa vântul poate fi insuficient pentru ca turbinele să funcţioneze la capacitate maximă. Cu toate acestea tehnologia a reuşit să-şi adapteze creaţiile îmbunătăţindu-le şi producând şi alte sisteme ce folosesc acest tip de energie.Compunerea sistemului:1.Pale- forma şi concepţia lor este esenţială pentru a asigura forţa de rotaţie necesară. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.2. Nacela- conţine generatorul electric asigurând şi o protecţie mecanică. 3. Pilon- asigură strucura de susţinere şi rezistenţă a ansamblului superior. 4. Fundaţie- asigură rezistenţa mecanică a generatorului eolian

Funcţionarea sistemului eolian:Sistemul se bazează pe un principiu simplu. Vântul pune în mişcare palele care la rândul lor acţionează generatorul electric. Sistemul mecanic are în componenţă şi un multiplicator de viteză care acţioneză direct axul central al generatorului electric.Curentul electric obţinut este, fie transmis spre înmagazinare în baterii şi folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC în cazul turbinelor de mică capacitate , fie livrat direct reţelei de curent alternativ ( AC) spre distribuitori.

Energia mareelor:Energia ce poate fi captată prin exploatarea energiei potenţiale rezultate din deplasarea pe verticala a masei de apă la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curenţilor de maree. Energia mareelor rezultă din forţele gravitaţionale ale Soarelui şi Lunii, precum şi ca urmare a rotaţiei terestre. Apele Oceanului Planetar deţin un imens potenţial energetic care poate fi valorificat pentru producerea de energie electrică. Principalele surse de energie luate în considerare, cel puţin la nivelul tehnicii actuale, se referă la: maree, curenţi, valuri, diferenţele de temperatură ale structurilor de apă marină şi hidrogenul. Mareele se produc cu regularitate în anumite zone de litoral de pe glob, cu amplitudini care pot ajunge uneori la 14 -18 m, determinând oscilaţii lente de nivel ale apelor marine. Principiul de utilizare u energiei mareelor în centrale mareomotrice, de altfel singura sursă folosită în prezent din cele enumerate mai sus, constă în amenajarea unor bazine îndiguite care să facă posibilă captarea energiei apei, declanşată de aceste oscilaţii, atât la umplere (la flux), cat si la golire (la reflux). Pentru o valorificare eficientă a energiei mareelor sunt necesare şi anumite condiţii naturale; în primul rând, amplitudinea mareelor să fie de cel puţin 8 m, iar, în al doilea rând, să existe un bazin natural (de regulă un estuar), care să comunice cu oceanul printr-o deschidere foarte îngustă. Cantitatea de energie disponibilă la această sursă, dacă ar putea fi valorificată integral în centrele electrice mareomotrice, ar produce de circa 100.000 de ori mai multă energie electrică decât toate hidrocentralele aflate în funcţiune în prezent pe glob. Alte calcule apreciază că energia furnizată anual de maree ar putea echivala cu cea obţinută prin arderea a peste 70 mii tone de cărbune. Valurile reprezintă o formă de stocare a energiei transmise de vânt, energie calculabilă şi demnă de luat în consideraţie. Calculele au evidenţiat că valurile cu înălţimea de 1 m, lungimea de 40 m şi perioada de 5 s, au o putere disponibilă de aproximativ 5 KW pe un front de 1 m lăţime.

Energia geotermică:Este o formă de energie obţinută din căldura aflată în interiorul Pamântului. Apa fierbinte şi aburii, captaţi în zonele cu activitate vulcanică şi tectonică, sunt utilizaţi pentru încălzirea locuinţelor şi pentru producerea electricităţii. Exista trei tipuri de centrale geotermale care sunt folosite la această dată pe glob pentru transformarea puterii apei geotermale în electricitate: 'uscat'; 'flash' si 'binar', depinzând după starea fluidului: vapori sau lichid, sau dupa temperatura acestuia.

Sistemele geotermice se clasifică în funcţie de temperatură şi presiunea sistemului şi de modul în care energia termică este transferată spre sol. Se identifică urmatoarele tipuri de sisteme geotermice:sisteme cu convecţie hidrotermică, sisteme cu transfer conductive, sisteme geopresurizate cu zăcăminte, sisteme cu magma. Metode de colectare a energiei geotermale Există multe metode pentru a colecta energia naturală şi gratuită a Pământului. Cele mai comune metode sunt bucla închisă şi bucla deschisă. Cu oricare dintre ele, numai o fracţiune din energie vine din electricitate,majoritatea energiei vine chiar din pământ. În concluzie, preţul utilizării este mai mic decât al oricărei alte alternative pentru confort. Economia de energie plăteşte în final investiţia.Bucla închisă este o metodă de transfer a căldurii pe două căi. O ţeavă mică este îngropată sub linia de înghet a pământului. O pompă de mică putere circula o solutie de apă prin ţevi şi prin TETCO. TETCO încălzeşte sau raceşte pur si simplu prin schimbarea temperaturii soluţiei de apă.O alternativă excelentă este o buclă verticală, care necesită mult mai puţin spaţiu.

Biocombustibili:Lista culturilor care pot fi folosite pentru producerea de biocombustibililor este destul de mare, şi conţine nume sonore şi cunoscute, precum porumb, soia, floarea-soarelui şi rapiţă, urmează sfecla de zahar, dar şi unele plante exotice care nu se cultivă la noi, trestia de zahăr, palmierul. Gama produselor ce se pot obţine este de asemenea mare.În acest context, rapiţa ocupă un loc important în grupul select şi exclusivist al culturilor energetice, calităţile deosebite ale uleiului obţinut, fac ca aceasta să fie principala sursa pentru fabricarea biodieselului. Acum 15 ani s-a realizat esterificarea uleiului de rapiţă cu metanol, esterul astfel obţinut putând fi folosit pentru funcţionarea motoarelor diesel. În ţările membre UE, se produce 75 % din cantitatea totală de biodiesel la nivel mondial, iar 50 % din acesta, este produsă de Germania. La noi în ţară este prognozat să se cultive 500.000 ha cu rapiţă în 2 ani. Cultura va primi subvenţii combinate, din surse europene şi plăţi naţionale compensatorii, acestea fiind un însemnat sprijin pentru cultivatori, dar ei vor trebui să îndeplinească anumite criterii de eligibilitate privind performanţele pe care trebuie să le obţină. Astfel, prin obţinerea unor randamente eficiente de prelucrare, dintr-o tonă de rapiţă se pot produce 350-380 l de biodiesel. Începând cu 1 iulie 2007 motorina care se vinde în ţară, va trebui să conţină 2% biodiesel, iar din 2010 acest procent va trebuie să fie de 5,75 %.În condiţiile extrem de dificile ale acestui an, toata lumea s-a convins că rapiţa nu este o cultură nici uşoară, şi nici ieftină aşa cum credeau mulţi. Pe măsură ce suprafeţele care se vor cultiva cu rapiţă se vor extinde, va creşte şi frecvenţa şi intensitatea bolilor şi dăunătorilor specifici culturii, cu grijile aferente din punct de vedere tehnic şi cu efortul financiar din punct de vedere economic pe masură.

Hidrogenul:Un purtător de energie este o substanţă sau un sistem care mută energia într-o formă utilizabilă dintr-un loc într-altul. Electricitatea este cel mai cunoscut purtător de energie. Folosim electricitatea pentru a muta energia din cărbune, uraniu şi alte surse din centrale în case şi fabrici. De asemenea folosim electricitatea pentru a muta energia din ape curgătoare din hidrocentrale la consumatori. Este mult mai uşor să foloseşti electricitatea decât sursele de energie însăşi.Ca si electricitatea, hidrogenul este un purtător de energie şi poate fi produs din alte substanţe. Hidrogenul nu este foarte mult folosit astăzi, dar are un mare potenţial ca purtător de energie în viitor. Hidrogenul poate fi produs dintr-o mare varietate de resurse apă, combustibili fosili, biomasă şi este produs secundar ale altor procese chimice. Spre deosebire de electricitate, cantităţi mari de hidrogen pot fi uşor stocate pentru a fi folosite în viitor. Hidrogenul poate fi folosit de asemenea în locuri unde este greu de folosit electricitate. Hidrogenul poate stoca energia până când este nevoie de ea şi poate fi mutată atunci când e nevoie de el.Utilizarea hidrogenului:Aproape 7,8 milioane de tone de hidrogen sunt produse în Statele Unite astăzi, destul pentru a propulsa între 20 şi 30 de milioane de automobile sau între 5 şi 8 milioane de case. Aproape toată această cantitate este utilizată în rafinare, tratament de metale şi industria alimentară. Cea mai mare parte de hidrogen este produs în doar trei state: California, Louisisna şi Texas. Singurul produs secundar este apa pură, pe care echipajul o foloseşte ca apă de băut. Pilele de combustie pe hidrogen bateriile produc electricitate. Sunt foarte eficiente, dar costisitor de construit. Pile de combustie mai mici pot alimenta automobile electrice. Pile de combustie mari pot furniza electricitate în locurile unde nu ajung reţele de curent.Din cauza costului de fabricaţie mare al pilelor de combustie, centrale mari care merg pe hidrogen nu vor fi construite pentru

un timp. Oricum, pilele de combustie sunt folosite în unele locuri ca surse de energie de urgenţă pentru spitale şi locuri izolate. Pile de combustie portabile sunt vândute pentru a furniza mai multă autonomie pentru laptop-uri, telefoane mobile şi aplicaţii militare.Utilizarea hidrogenului în vehicule- există în prezent aproape 200 de vehicule propulsate de hidrogen în Statele Unite – cele mai multe în California. Cele mai multe dintre aceste vehicule sunt autobuze şi automobile propulsate de către motoare electrice. Ele stochează hidrogenul gaz sau lichid la bord şi îl convertesc în energie electrică pentru motor folosind o pilă de combustie. Doar o parte dintre aceste vehicule ard hidrogenul direct producând aproximativ nici o poluare .

Bibliografie:

1. Mircea Vasile, „Monitorizarea mediului înconjurător şi a energiei,necesitate obiectivă a dezvoltării durabile”, ConferinţaNaţională pentru Dezvoltare Durabilă, UPB, 13-16 iunie 2003.2. Turcu Ioan, „Promotion of Renewable Energy Sources inRomania”, CIEM 2005, Bucharest, 20-22 Octobre 2005.3.Bolton J., 1996 - Solar photoproduction of hydrogen. A review solar energy, vol. 57, no.1. 4. Vanhanen J. P., Lund P. D., 1995 - Guidelines for sizing P.V. and storage components of self-sufficient solar systems. 13th European Photovoltaic Solar Energy5.L. Mihet-Popa, Wind Turbines using Induction Generators connected to the grid, Ph. D Thesis (teză de doctorat), Timişoara, Octombrie 2003.6.Internet (Search Google Text document and photo)

ENERGIA SOLARĂ- O POARTĂ SPRE SALVAREA LUMII

ŞTEFANESCU DORINA GABRIELA LICEUL TEORETIC DANTE ALIGHIERI, BUCURESTI

DUGULEANU VIOLINA GRUPUL ŞCOLAR INDUSTRIAL UNIREA, BUCURESTI

Radiaţia solară

Emisia de raze X

Primele înregistrări de radiaţie X solară s-au făcut la 6 august 1948, la bordul unei rachete V-2 ce s-a ridicat la peste 100km. Mai mult de 10 ani Laboratorul Naţional de Cercetări al Statelor Unite (NRL) rămâne singurul implicat în astfel de cercetări. Rezultatele acestor măsurători cu rachetele au stabilit două lucruri importante: că Soarele este o sursă puternică de radiaţie X şi că intensitatea emisiei X solare este legată de activitatea solară. Prima confirmare directă a localizării surselor de radiaţie X în coroana solară, deasupra regiunilor active, a fost obţinută în timpul eclipsei totale de Soare din octombrie 1958.

În 1960, se obţine prima imagine a Soarelui în radiaţie X cu regiunile active solare. Lucrările teoretice ale lui Elwert din anii 1950 prezintă în paralel cu observaţiile, uneori anticipând chiar, caracteristicile emisiei X a coroanei neperturbate şi a condensărilor coronale mai dense şi mai fierbinţi. Înregistrarea unor perturbaţii bruşte în ionosfera terestră, concomitente cu erupţiile solare puternice, a îndreptat atenţia cercetătorilor asupra emisiilor X asociate erupţiilor solare. S-a găsit că radiaţia X dură creşte în timpul erupţiilor de câteva ori, rezultat confirmat, ulterior, de măsurătorile făcute cu sateliţii artificiali.

A urmat apoi deceniul 7, cu primele imagini în radiaţie X obţinute cu telescoape cu incidenţă razantă. Instrumentele pentru detecţie s-au perfecţionat continuu, s-au măsurat liniile spectrale X, polarizarea radiaţiei. Misiuni spaţiale lansate ulterior pentru studii ale radiaţiei electro-magnetice solare (Skylab, în 1973-1974 şi Misiunea Soarelui Maxim, în 1979-1980) au adus un bogat material şi în domeniul radiaţiei X.

Soarele este cea mai puternică sursă observată de radiaţie X între 0,5-10keV. Studiul radiaţiei X solare prezintă interes pentru astronomia în radiaţie X din mai multe motive. În primul rând, fiind steaua cea mai apropiată de Pământ, Soarele permite studiul detaliat al fenomenelor din atmosfera sa, în scopul elucidării naturii proceselor fizice nestaţionare ce au loc aici. Pentru Soare sunt posibile observaţii concomitente în radiaţie X, în UV, în lumină integrală, în domeniul radio precum şi înregistrări de câmpuri magnetice solare şi particule solare în spaţiul interplanetar. Un material atât de bogat este imposibil de obţinut pentru o altă sursă cosmică de radiaţie X.

Datele observaţionale solare obţinute în radiaţie X au revoluţionat complet cunoştiinţele asupra coroanei solare şi coroanelor stelare în general. Dacă până nu demult, coroana solară era considerată o structură spaţială relativ omogenă, încălzită prin disiparea undelor acustice din zona convectivă, astăzi se ştie că în coroană sunt prezente o serie de structuri bine definite (bucle, arce) de temperaturi şi presiuni diferite ce pot coexista, câmpul magnetic constituind “izolatorul“ necesar şi probabil contribuind la încălzirea plasmei coronale. Soarele este singura sursă de radiaţie X pentru care au fost măsurate liniile spectrale de origine termică într-un larg domeniu de condiţii astro-fizice: densităţi electronice de 108 până la 1012 /cm3 şi temperaturi de 106 până la 107K.

Atmosfera Soarelui

Soarele este o stea din secvenţa principală, de tip G2, de vârstă medie, aproximativ 4,5 miliarde de ani. Este una dintre stelele reprezentative pentru astrofizică şi se evaluează că va rămâne în starea actuală încă vreo 5 miliarde de ani. Energia solară provine din reacţiile termonucleare ce au loc în nucleul său, unde la temperaturi de ordinul a 15x106 K patru nuclee de hidrogen fuzionează pentru a produce un nucleu de heliu cu eliberarea unei energii de 25MeV=4x10-12J. Comparând această energie cu luminozitatea Soarelui, 4x1026 W, deducem că pe secundă au loc 1038 astfel de fuziuni ceea ce înseamnă că 6,4x1011kg de hidrogen se transformă în heliu în fiecare secundă. În fiecare reacţie, 0,7% din masa de repaus devine

energie, deci 4,5 milioane tone de materie solară se transformă în energie în fiecare secundă. Transportul către suprafaţă a acestei energii se produce prin fotoni care suferă în drumul lor o serie de absorbţii, reemisii, difuzii, pierzând continuu din energia lor iniţială. Astfel fluxul de fotoni emişi din nucleul solar ca radiaţie gama se transformă pe parcurs în radiaţie X, apoi în radiaţie ultravioletă (UV) şi în final, în lumina vizibilă emanată la suprafaţa astrului.

La 0,8-0,9 R, temperatura plasmei descreşte destul de mult şi electronii încep să se recombine cu protonii şi particulele alfa formând atomi de hidrogen şi heliu. Aceasta face ca opacitatea să crească brusc şi transportul radiativ să cedeze locul convecţiei. O dovadă a existenţei zonei convective de sub fotosferă o constituie granulaţia şi super-granulaţia, observate în fotosferă. Turbulenţa din zona convectivă joacă un rol deosebit în fizica solară; ea generează unde acustice, care se propagă prin fotosferă spre straturile superioare, asigurând echilibrul de presiune şi energie al straturilor, iar interacţiunea dintre mişcarea turbulentă şi câmpul magnetic este una dintre cauzele care provoacă activitatea solară.

Soarele, steaua noastră

Soarele este steaua în jurul căreia se roteşte Pământul şi care întreţine viaţa pe planeta noastră, prin lumina şi căldura pe care le degajă. Nu este decât una din sutele de miliarde de stele obişnuite care populează galaxia noastră. Soarele este o sursă de lumină şi de căldură întreţinută prin reacţii de fuziune nucleară, care se produc în regiunea sa centrală.

O bulă de gaze

Situat la numai 150 de milioane de kilometri distanţă de Pământ, Soarele este de 270000 de ori mai aproape decât celelalte stele (Proxima, vizibilă în constelaţia Centaur). Această apropiere fizică relativă explică importanţa sa pe cer: de aceea Soarele nu apare ca un simplu punct luminos, ci ca o sferă orbitoare, la suprafaţa căreia astronomii izbutesc să discearnă nişte detalii, folosindu-se de instrumente adecvate.

La fel ca şi celelalte stele, Soarele este o enormă bulă de gaze, în adâncul căreia se produc reacţii de fuziune nucleară. Energia lui provine din fuziunea hidrogenului în heliu. În fiecare secundă, în interiorul astrului, 600 de milioane de tone de hidrogen sunt transformate în heliu, acest proces fiind însoţit de o importantă degajare de energie.

Suprafaţa solară

Lumina pe care noi o primim de la Soare provine dintr-un strat cu o grosime de numai 200km. El este cel care îi conferă Soarelui aspectul unui disc cu marginea foarte clară. Astronomii folosesc denumirea de fotosferă pentru acest strat. Ea formează ceea ce se numeşte “suprafaţa solară“. În anumite perioade, suprafaţa solară se acoperă de pete întunecate. Soarele este o masă de materie gazoasă şi fierbinte care emite radiaţii la o temperatură efectivă de aproximativ 6000oC şi care degajă cantităţi enorme de energie la suprafaţa lui. O mică fracţiune din această energie se interceptează cu Pământul şi este stocată timp de secole, de plante prin procesul de fotosinteză. Rata de intercepţie a Pământului cu radiaţia solară este necesarul de energie al omului. Spre exemplu, în Statele Unite, în fiecare an, energia solară care poate fi captată este de 1500 de ori mai mare decât necesarul de energie al omenirii.

Constanta solară

Intensitatea medie de radiaţie solară pe care am măsura-o în exteriorul atmosferei Pământului şi la un unghi corect care să fie acelaşi cu direcţia radiaţiei, este de 1.94 cal/cm2. Această caracteristică se numeşte constantă solară şi este echivalentă cu 1.1 kw/yd.

Factorii care cauzează variaţia radiaţiei solare

Radiaţia solară este consumată prin absorbţia ei de unele gaze din atmosferă, de nori şi de factori geometrici care trebuie luaţi în considerare când suprafaţa pe care cade radiaţia solară nu este aceeaşi cu suprafaţa incidentă. Media de radiaţie solară care ajunge la suprafaţa pământului poate varia de la 90% sau mai mult în zilele senine. Totuşi, în timp ce totalul de radiaţie solară este imens, zona în care poate fi captată această energie solară este vastă, energia este difuză, iar o maşina solară ar trebui să aibă suprafeţe întinse de panouri solare pentru colectarea energiei solare dacă se doreşte energie electrică. Deşi energia solară este „gratuită”, ea nu este este folosită pe scară largă deoarece echipamentele pentru colectare şi stocare sunt foarte costisitoare.

Importanţa energiei solare

Utilizări ale energiei solare

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

Posibilităţile de folosire a energiei solare se clasifică în trei categorii : procesul termic, procesul fotochimic şi procesul fotoelectric. În procesul termic, energia radiantă este absorbită drept caldură de un receptor sau o substanţă de recepţionare care apoi este succedată de o creştere de temperatură, vaporizare, sau alte procese care implică absorbţia căldurii. Procesele fotochimice sunt acele procese în care energia luminoasă cauzează un proces chimic, iar cel fotoelectric implică o conversie directă a radiaţiei solare în energie electrică. Cel mai utilizat proces de folosire a energiei solare este procesul termic. Acesta implică încălzirea caselor, refrigerare, gătire, încălzirea apei şi folosirea furnalelor solare pentru diferite studii experimentale.

Clădiri încălzite de Soare

Într-o oarecare măsură orice casă este încălzită de soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mai mari pe partea unde cad razele soarelui la amiază, şi pe partea mai răcoroasă, mai mici. În multe locuri se montează obloane sau jaluzele.

În multe gospodării, energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte

apa rece care curge prin panourile plate şi închise, numite colectoare. De obicei se montează pe

acoperişul caselor, sub un unghi care să permită absorbirea unei cantităţi cât mai mari de energie.

Distilarea apei sărate

Distilarea apei sărate cu scopul de a produce apă potabilă a fost scopul multor cercetări. S-a descoperit

o instalaţie cu menirea de a separa sarea de apă în 1872, în Chile, pentru a potoli setea animalelor.

Furnalele solare

În privinţa radiaţiei solare, se poate spune că atmosfera reflectă aproximativ 30% şi absoarbe

aproximativ 20% din radiaţia solară; astfel, printr-un calcul simplu observăm că la suprafaţa solului

ajunge doar 50% din radiaţia solară, dar chiar şi aşa energia este de 700 de megawati pe minut adică

mai mult decât poate produce o centrală obişnuită.

Energia solară de asemenea este şi dăunătoare. Astfel, în zonele tropicale, radiaţia solară provoacă

arderea tufişurilor, focul izbucnind datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se

comportă ca nişte lentile optice. Grecii au înţeles acest fenomen şi au utilizat energia solară încă din

400 Î.Hr. pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticlă pline cu apă. Astfel apa din aceste sticle

acţiona ca o lentilă optică. În scurt timp, în jurul anului 200 Î.Hr. există dovezi că şi chinezii foloseau

oglinzi concave în acest scop, deci se observă o oarecare evoluţie în captarea energiei solare, evoluţie

care astăzi a atins cote maxime, însă energia solară nu poate fi valorificată deoarece echipamentele

sunt foarte scumpe.

În zilele noastre, oamenii au construit furnale pentru topirea diferitelor metale care utilizează energia

solară şi oglinzi concave, adică acele oglinzi care captează lumina într-un singur punct. În cuptorul solar

modern, radiaţia solară este folosită pentru a găti, o oglindă concavă focalizează razele solare pe

mâncare sau pe vas. În câteva astfel de cuptoare se folosesc oglinzi plate pentru a redirecţiona razele

soarelui pe alimente.

Astfel, inginerii s-au gândit că pot construi şi furnale care se bazează pe captarea energiei solare. În Mont Luis, Franţa s-a construit o clădire cu mai multe niveluri, cu o latură acoperită de oglinzi astfel ca totalitatea lor să formeze o uriaşa oglindă concavă şi sa redirecţioneze razele solare în focarul ei, unde temperatura ajunge pană la 3000oC, care este temperatura de topire a majoritaţii metalelor.

Bateriile solare

Radiaţia solară mai are numeroase utilităţi. Astfel, pe langă rolul foarte important pe care l-am amintit mai sus, acela de a încălzi apa sau de a topi metalele, energia solară mai poate fi folosită şi pentru producerea de energie. Aparatele care convertesc energia solară în energie electrică se numesc panouri solare. Pe aceste panouri solare se află nişte baterii solare sau fotocelule. Bateriile solare sunt nişte instrumente electronice care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Într-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poată folosi ca sursă de energie. Fotocelulele sunt nişte plăci subţiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au randamentul mai scazut, dar sunt funcţionale şi la temperaturi ridicate şi au avantajul că sunt mai ieftine. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiei solare deoarece în spaţiul cosmic nu există strat de ozon care să reducă cantitatea de radiaţie solară, aşa cum se întamplă pe Pământ. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor şi a majorităţii ceasurilor cu quartz.

Energia solară poate fi folosită de maşini, ca o alternativă la combustibilii fosili, deoarece energia solară este o sursă de energie relativ ieftină, în comparaţie cu combustibilii fosili, şi pe deasupra are avantajul că este şi mai puţin poluantă, astfel se evită distrugerea stratului de ozon.

Drept urmare, englezii au făcut şi ei un experiment. Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având o singură sursă de energie şi anume radiaţia solară. Panourile solare care îi acopereau aripile generau suficient curent electric pentru a roti elicea cu turaţie corespunzătoare.

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

Astfel, în locurile mai greu accesibile, se utilizează pilele fotoelectrice pentru furnizarea curentului electric în gospodării. O parte din energia solară captată în timpul zilei este încărcată în nişte acumulatori, astfel că energia electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii, când razele solare nu mai ajung pe pământ datorită alternanţei zi-noapte.

Bateriile solare mai au avantajul că oferă o siguranţa mare. Odată ce sunt montate, ele nu prea necesită revizie tehnică deoarece nu există nimic mecanic în componenţa lor, şi astfel nu există nici forţe de frecare care să uzeze metalele. În Marea Britanie şi în alte parţi ale lumii se utilizează bateriile solare pentru farurile fară personal. Aceste faruri folosesc acelaşi principiu şi sunt de încredere.

Încă din anii 60’ sateliţii artificiali care gravitează în jurul Pământului sunt alimentaţi de panouri solare.

Încălzirea cu ajutorul radiaţiei solare este primul pas în utilizarea energiei solare pe scară largă. Următorul pas este proiectul inginerului american Peter Glaser. Acesta constă în utilizarea unor panouri solare în spaţiu pentru captarea energei solare iar curentul electric să fie trimis pe Pământ cu ajutorul microundelor. Avantajul acestui sistem este că aceste panouri ar folosi toată radiaţia solară furnizată de Soare, iar dezavantajul ar fi că microundele care transportă energia eletrică pe Pământ ar ucide orice fiinţa vie care s-ar intersecta cu raza de microunde.

Atât timp cât mai există combustibilii fosili, folosirea energiei solare este limitată deoarece panourile solare necesare captării energiei solare ocupă un spaţiu destul de întins în comparaţie cu echipamentele care folosesc energie electrică furnizată de combustibilii fosili.

Un viitor mai bun

Dacă oamenii ar învăţa cum să utilizeze avantajele oferite de natură, progresul s-ar înregistra pe

toată linia, iar rata de viaţă a unei persoane ar creşte semnificativ. Se afirmă că oamenii de la sate

trăiesc mai mult, iar eu susţin acest punct de vedere deoarece în colţurile mai necercetate ale planetei,

poluarea scade într-un procentaj favorizant. Sperăm ca tehnologia să avanseze însă într-o direcţie

constructivă, paşnică şi omenirea să ţină cont de faptul că planeta noastră simte, iar distrugerile care i le

producem ne afectează în mod direct pe noi, locuitorii Terrei.

Ar trebui ca în locul mijloacelor de distrugere în masă să se studieze metodele prin care am putea să ne

salvăm planeta. O importantă modalitate de a trăi în armonie cu natura este aceea în care noi am plasa-

o pe post de mentor, deoarece avem multe de învăţat de la aceasta.

Energia solară este poarta către o nouă eră şi un remediu necesar planetei noastre.

Bibliografie:

1)C.Herbst, I.Letea, “Resursele energetice ale Pământului”, Editura Ştiinţifică, Bucureşti, 1974;2)Vasile Ureche, “Universul”, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1987 ;

3)Emilia Jifrea , Alexandru Dumitrescu , Georgeta Mariş,“Universul în radiaţie X”, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1987 ;

4)”The Illustrated Encyclopedia of Invention”, Volume 17, Webmasters Home Library, Tarrytown, NY 10591;

5)Ovidiu Drimba, “Istoria Culturii şi Civilizaţiei”, Editura Saeculum I.O., Bucureşti, 1998;6)Ioan Todoran, “Cât mai aproape de stele”, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1977 ;

7)Philippe de La Cotardiere, “Ecliopsa de Soare din august 1999“, Enciclopedia Rao, 1999.

RESURSE ENERGETICE PROF. STEFANESCU IOANA

GRUP SCOLAR I.C.M.2 CRAIOVA

Energia este folosită pentru a alimenta maşini industriale şi vehicole, pentru a încălzi şi răcori birouri şi cămine şi pentru consumul casnic. Cea mai des întâlnită formă de energie înainte de “Revoluţia Industrială” din sec al XVIII-lea era energia termică, a cărei sursă principală era lemnul. În ţările în curs de dezvoltare lemnul uscat este încă o importantă sursă de energie termică. Odată cu dezvoltarea ţărilor sărace, locul lemnului este luat de cărbuni, petrol şi gazele naturale substanţe cunoscute sub numele de combustibili fosili. Rezervoarele uriaşe de petrol ale firmei Pemex atestă importanţa economică a produselor petroliere din Mexic. În sec. al XIX-lea cărbunele a devenit sursa principală de energie în ţările aflate în curs de

industrializare. Trenurile, vapoarele erau alimentate cu cărbune şi cocs, obţinut prin arderea cărbunelui la temperaturi foarte ridicate, fiind folosit şi în prelucrarea fierului şi a oţelului. Datorită problemelor ridicate de transportul cărbunilor în primii ani ai revoluţiei industriale, oraşele industriale se dezvoltau mai ales în jurul bazinelor carbonifere, cum ar fi: Selby şi Cardiff din Ţara Galilor. Odată cu apariţia petrolului şi a gazelor naturale, care erau mai uşor de transportat industria se putea dezvolta oriunde. Actualmente 90% din energia

destinată populaţiei este furnizată de combustibilii fosili Cărbunele este încă folosit în industria prelucrătoare de oţel şi pentru producerea de energie electrică în toate statele lumii. Deoarece este foarte poluant, producând ploi acide şi efect de seră folosirea sa în unele ţări ale lumii tinde să fie înlocuită cu gazul natural, care este mai ieftin şi mai puţin poluant. După anul 1990 producţia de cărbune a început să crească din nou datorită apriţiei filtrelor care reduc poluarea. Mai importantă este dezvoltarea ţărilor, mai ales a celor din America Latină, şi din Asia, ceea ce a dus la o continuă creştere a cererii de cărbune. Spre exemplu Japonia este cel mai mare importator de cărbune din lume şi China este lider mondial atât în producerea cât şi în consumul de cărbune. În anii 1990 cărbunele furniza aproximativ 28% din energia mondială, gazele naturale 21% şi petrolul 40%. Aproape jumătate din producţia mondială de petrol era folosită în transporturi, rafinăriile furnizând 97% din combustibilul folosit în transport. Combustibilii fosili nu sunt surse de energie nelimitate sau uşor regenerabile, dar sunt extrase mult mai repede decât se pot forma alte zăcăminte. Pe viitor se prevede o scădere continuă a acestor resurse ajungâdu-se până la epuizarea totală a zăcămintelor. În anii ’90 experţii prevedeau că petrolul, în cantităţile în care se exploatează în zilele noastre, va mai alimenta consumul mondial încă 43 de ani. Rezervele de gaze naturale vor fi suficiente pentru încă 66 de ani, iar cele de cărbune pentru încă 236 de ani, dacă extracţiile se menţin la cotele actuale. Aceste previziuni sunt relative deoarece ratele de extracţie sunt variabile şi mereu se descoperă noi şi noi zăcăminte. Odată cu diminuarea resurselor energetice inepuizabile, costul lor va creşte şi astfel se recurge la noi surse de energie, cum ar fi energia produsă de hidrocentrale, energia nucleară şi alte surse asupra cărora se mai efectueză încă cercetări.

Aproximativ 18% din enrgia mondială este produsă de hidrocentrale. Energia apelor este folosită încă din antichitate fiind transformată de strămoşii noştri cu ajutorul unor roţi în energie cinetică. Centralele hidroenergetice moderne se folosesc baraje şi rezervoare mari care pot vi constuite în ţările în care există cursuri de ape ce trec prin pante abrupte. Barajul Aswan din Egipt adună apa fluviului Nil în lacul Nasser, unul dintre cele mai mari lacuri de acumulare din lume, în timp ce amenajarea terminată în 1972 din munţii “Snowy” este situată într-o zonă din cel mai înalt punct din Australia.

Apa este o sursă foarte ieftină şi continuă de energie. Este o sursă nepoluantă de energie, chiar dacă se crede că vegetaţia de pe fundul lacurilor de acumulare produce o mare cantitate de gaze ce contribuie la sporirea efectului de seră. Constuirea de baraje duce de multe ori la distrugerea unor ecosisteme aşa cum este cazul barajului Three Gorges de pe fluviul Yangzi din China care va duce la mutarea a peste un milion de oameni până la terminarea acestuia în 2009. O barcă se mişcă pe lacul de acumulare de la Three Gorges, situat pe fluviul Yangzi, al treilea din lume ca lungime 6300 de kilometri. Acesta împarte China în două regiuni: una în Nord,unde se cultivă porumbul şi una în Sud în care se cultivă în principal orezul. Folosindu-se de cercetările asupra bombei atomice din 1945 multe ţări şi-au dezvoltat centrale nuceare, care furnizeză o cantitate uriaşă de energie dintr-o cantitate mică de combustibil. Astăzi energia nucleară constituie 17% din totalul de enrgie electrică la nivel mondial. În 1996 un raport constata că existau 437 de reactoare în 31 de ţări. Acestea acopereau consumul intern de energie în proporţie de 87% in Lituania, 78% în Franţa, 58% în Belgia şi 53% în Suedia. Centralele nucleare au şi dezavantaje cum ar fi faptul că au nevoie de peste 10 ani pentru a fi construite, costurile de construcţie şi de producere a energiei, deşi variabile de la o ţară la alta sunt foarte mari, şi produc o serie de deşeuri radioactive foarte nocive pentru mediul înconjurător şi pentru oameni. Accidentul nuclear de la Cernobâl din 1986 a umbrit industria producătoare de energie nucleară, provocând proteste în masă, care au

dus la închiderea unor astfel de centrale. Un referendum în Suedia din 1980 se pronunţa pentru renunţarea totală la energia nucleară până în 2010. Cercetările se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, cât mai puţin poluante şi cât mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc.

Scopul iniţial a acestei amenajări finanţate de guvern a fost acela de a devia cursul unor râuri pentru a iriga culturile agicole şi pentru a construi o serie de centrale hidroenergetice. Aceasta este unadin cele şapte hidro-centrale, această a-menajare conţinând mai multe baraje şi 80 Km de apeducte. Construirea aces-tui complex a durat peste 25 de ani.

Între 1949 şi 1974 au fost angajaţi în acest proiect peste 100 000 de oameni, a cărui costuri totale s-au ridicat la peste 425 milioane de dolari.

Aşa cum arată şi poza alăturată aceste resurse înepuizabile au început să fie deja valorificate. Aici se prezintă un sistem de de transformare a energiei geotermale în energie electrică, construit în Islanda unde există o sumedenie de surse de energie geotermală, ce se pot exploata, datorită unei puternice activităţi vulcanice ce are loc acolo. Relativa nerentabilitate a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie. Energia solară este folosită în unele state cum ar fi Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuiţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea steliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc. . Un număr de companii s-au unit după anii ’70 într-o asociaţie multinaţională, ce sprijină valorificarea energiei solare, dar în unele cazuri ajută la plantarea de păduri pentru a încuraja şi folosirea raţională a lemnului ca sursă de energie termică. O altă sursă de energie este energia eoliană, care se poate capta cu ajutorul unor elicii ce pun în mişcare o serie de turbine.

Nici energia solară şi nici cea eoliană nu sunt surse perfecte de energie, deoarece soarele nu străluceşte mereu şi vântul nu adie tot timpul, dar ele se pot încadra într-un sistem pentru ca să nu existe fluctuaţii în furnizarea energiei. În 1996 a lua fiinţă Agenţia Internaţională de Energie, ce a declarat că până în 2010 combustibilii fosili vor mai furniza încă 90% din totalul de enrgie, urmând ca după aceea să fie din ce în ce mai mult folosite noile surse.

BIBLIOGRAFIE:1. Albu Marius., Energia geotermică, Seria TEHNICA LA ZI, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1987.2.. Antonescu N, Polizu R, Candea-Muntean V, POPESCU M, Valorificarea energetica a deşeurilor Ed. Tehnică, 19883. Avramescu Aurel, Cartianu Paul, Energetica mondială în perspectiva sfârşitului de mileniu, Ed. Academiei, 198534. Baciu A., Baciu Cl., Energia electrică şi viaţa, Ed. Tehnică, Bucureşti, 19865.Constantin Herbst, Ion Leţea - Resursele energetice ale României, Editura Ştiinţifică, Bucureşti, 1974.

CASA VERDE DE LA ŢARĂ

PROF. RODICA-MARIANA TĂNĂSESCU COLEGIUL TEHNIC "ENERGETIC"- BUCUREŞTI

PROF. CONSTANŢA ŢACĂ ŞCOALA GENERALĂ NR.39 - BUCUREȘTI

Soarele este doar una dintre miliardele de stele, cu o cantitate imensă de energie solară ce ajunge la suprafața întregul Pământ în fiecare zi fiind, o sursă de energie a tuturor ființelor vii de pe Tera. Energia solară care ajunge pe Pamânt în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie pe un an a întregii omeniri, dacă ar fi captată și folosită sub formă de căldură în aplicații termo-solare, sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice.Energia solară este energia radiantă produsă în interiorul Soarelui în urma reacțiilor de fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ într-o cuantă de energie numită foton, care interacționează cu atmosfera și suprafața Pământului.Puterea energiei solare într-un punct al planetei depinde, într-un mod complicat, de ziua anului, momentul zilei și de latitudinea acelui punct. Omul utilizează într-o așa măsura combustibilul pe baza de materie fosilizată- petrolul și carbunele- încât rezervele naturale se vor epuiza în a doua parte a secolului viitor. Mai demult s-a crezut că centrala atomică este o soluție alternativă, dar gradul sau de periculiozitate este demonstrat de catastrofa nucleară de la Cernobal, din 1986. S-a demonstrat că sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranța și acuratețea cea mai mare.“Energie verde” este un termen care se referă la surse de energie regenerabilă şi nepoluantă. Electricitatea generată din surse regenerabile devine din ce în mai disponibilă. Prin alegerea unor astfel de surse de energie regenerabilă consumatorii pot susţine dezvoltarea unor energii curate care vor reduce impactul asupra mediului asociat generării energiei convenţionale şi vor creşte independenţa energetică. Mai mult, când aceste tehnologii pot sa vină în ajutorul consumatorului prin reducerea facturilor pentru diferite utilităţi (apă, încălzire) şi printr-un timp de amortizare scurt în cazul sistemelor de încălzire a apei menajere, adoptarea unui astfel de sistem devine o investiţie extrem de rentabilă în cazul consumatorilor casnici, a hotelurilor, spitalelor etc. Energia fotovoltaică reprezintă o soluţie viabilă pentru locaţiile care nu beneficiază în prezent de racordare la reţeaua naţională de electricitate. În viitor, printr-o legislaţie corespunzătoare aceste sisteme pot deveni rentabile şi pentru consumatorii conectaţi la reţeaua naţională prin eliminarea necesităţii folosirii unor acumulatori şi livrării energiei direct în reţeaua naţională.România dispune de un potenţial solar şi eolian ridicat care poate fi uşor valorificat.În țara noastră atmosfera reflectă aproximativ 30% și absoarbe 20% din radiația solară; astfel, pe suprafața solului ajung doar 50% din ea. Chiar și asa însă aceasta cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea marilor centrale.În zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufișurilor, focul izbucnind datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comportă ca niște lentile optice. Grecii au utilizat energia solară incă din anul 400 i.e.n pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticlă pline cu apă. În anul 200 i.e.n ei foloseau oglinzi concave în acest scop. În cuptorul solar modern, lumina solară este folosită pentru a găti, cu ajuotrul unei oglinzi (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. În unele cuptoare solare în loc de oglinda concavă se folosește un sistem de oglinzi plate pentru a direcționa razele soarelui pe alimente.Pe aceeași idee se bazează și funcționarea furnalului solar. În Mont Luis, Franța, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, cu o latura acoperită de oglinzi, astfel incât totalitatea lor să formeze o uriașă oglindă concavă. Camera de încălzire din focar se poate încălzi pana la 3000 grd C- la aceasta temperatură se topesc majoritatea metalelor.Într-o oarecare masură orice casa este încălzită de Soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi mai bine aceasta sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele Soarelui la amiază, și pe partea mai răcoroasă, mai mici. În multe locuri se montează obloane sau jaluzele, confecționate din material izolant termic, care se închid noaptea, astfel se pastrează căldura primită în timpul zilei. Aceasta se numește folosirea pasivă a enegiei solare.

Bateriile solare sunt niște instrumente electronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Într-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poată folosi ca sursă de energie. Fototcelulele sunt niște placi subțiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt facute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au randamentul mai scăzut, dar sunt funcționale și la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea ce energie a sateliților, mai expusi radiației solare. Cei mai multi sateliți artificiali functionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor și a majorității ceasurilor cu quartz. Avionul solar Challenger a zburat peste Canalul Manecii având ca singură sursa de enegie lumina soarelui. Panourile solare care îi acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turație corespunzătoare elicea. În locurile mai puțin accesibile, mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodării este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosită pentru incarcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii. Bateriile solare ofera o siguranță mare. Odată montate, aproape nu necesită revizie în continuare. Ani întregi pot funcționa fără nici o supraveghere.Pentru a genera curent fotocelulele necesită lumină, nu caldură, de aceea poate funcționa un far de 360 kw al unei piste de aterizare în mijlocul unei pustietăți înghețate din Alaska. Încă din anii 60 sateliții artificiali de telecomunicații sunt alimentați cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este stația Freedom, care a fost lansată în jurul Pământului la sfârșitul secolului trecut. Aceasta a fost echipată cu opt panouri soalre, asemănătoare unor aripi care să transforme lumina solară într-o putere electrică de 75 kw.Dacă se va realiza proiectul Dr. Peter Glaser, în secolul XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrică necesară omenirii. După concepția Dr. Glaser, în jurul pământului s-ar roti o flota de 40 de sateliti (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiația solară. Energia generată in fotocelule va fi transformată în microunde și acestea ar fi transmise spre stații de recepție terestre. Aici s-ar realiza retransformarea microundelor în energie electrică. Potrivit Biroului european pentru Navigația Cosmică, 40 de SPS-uri ar acoperi un sfert din necesarul energiei electrice a Uniunii Europene în jurul anului 2040. Celule fotovoltaice, au de obicei o suprafaţă foarte mică şi curentul generat de o singură celulă este mic dar combinaţii serie, paralel ale acestor celule pot produce curenţi suficient de mari pentru a putea fi utilizaţi în practică. Pentru aceasta, celulele sunt încapsulate în panouri care le oferă rezistenţă mecanică şi la intemperii. La începutul comercializării panourilor solare, celulele aveau o formă rotundă, păstrând forma barelor de siliciu din care au fost debitate. Această formă azi este rar utilizată locul ei fiind preluat de formele dreptunghiulare de cele mai multe ori pătrate având colţurile mai mult sau mai puţin teşite. Până la sfârşitul anilor 1990 celulele solare aveau cel mai des mărimea de fabricaţie de 100*100 mm (în jargonul de specialitate numite celule de 4 ţoli). După aceea au fost introduse pe scară tot mai largă celulele cu latura de 125 mm, şi de prin anul 2002 şi celulele cu latura de 150 mm se utilizează tot mai des în modulele standard şi se prevede că nici celulele de 200*200 nu vor fi o raritate în viitor.În procesul debitare rezultă şi plăci de dimensiuni mai mici, care pot genera aceeaşi tensiune doar cu un curent mai mic datorită suprafeţei mai mici, şi care îşi găsesc aplicaţia în aparatele cu consum mic.Un panou solar fotovoltaic spre deosebire de un panou solar termic transformă energia luminoasă din razele solare direct în energie electrică. Componentele principale ale panoului solar reprezintă celulele solare.Panourile solare se utilizează separat sau legate în baterii pentru alimentarea consumatorilor independenţi sau pentru generarea de curent electric ce se livrează în reţeaua publică.Un panou solar este caracterizat prin parametrii săi electrici cum ar fi tensiunea de mers în gol sau curentul de scurtcircuit.Pentru a îndeplini condiţiile impuse de producerea de energie electrică, celulele solare se vor asambla în panouri solare utilizând diverse materiale, ceea ce va asigura:- protecţie transparentă împotriva radiaţiilor şi intemperiilor - legături electrice robuste - protecţia celulelor solare rigide de acţiuni mecanice - protecţia celulelor solare şi a legăturilor electrice de umiditate - asigurare unei răciri corespunzătoare a celulelor solare - protecţia împotriva atingerii a elementelor componente conducătoare de electricitate - posibilitatea manipulării şi montării uşoare

În figurile de mai jos sunt prezentate următoarele:a) o celulă solară.b) modul fotovoltaicc) panou cu celule fotovoltaice montat într-o zonă de munted) panou solar instalat pe acoperișul unei clădiri

§§ HYPERLINK "http://www.bizoo.ro/firma/enestec/vanzare/50326/Energie-solara- pachet-solar-complet" \o "Detalii produs: Energie solara pachet solar complet" INCLUDEPICTURE "http://www.bizoo.ro/img/Energie-solara-pachet-solar-complet/img100/sale/174946_1209398695.jpg" \*

MERGEFORMATINET HYPERLINK "http://emmerem.bizoo.ro/vanzare/100311/Panouri-solare" \o "Detalii produs: Panouri solare" INCLUDEPICTURE "http://www.bizoo.ro/img/Panouri-solare/img100/sale/1446371_1227537291.jpeg" \*

MERGEFORMATINET HYPERLINK "http://www.bizoo.ro/firma/PiscineExcesGroup/vanzare/106620/Panouri-solare" \o "Detalii produs: Panouri solare" INCLUDEPICTURE "http://www.bizoo.ro/img/Panouri-solare/img100/sale/2287941_1229097910.jpg" \* MERGEFORMATINET

fig. a fig. b fig. c fig. d

Modulule fotovoltaice sunt concepute special pentru consumuri mari de energie. Panourile fotovoltaice au o durată mare de viață, de aproximativ 25 ani şi pot fi folosit atât pentru sisteme conectate la sistemul naţional energetic cât şi pentru sisteme independente.

INCLUDEPICTURE "http://energie-verde.ro/images/stories/panou%20solar.jpg" \*

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Solar_cell.png



MERGEFORMATINET Panou solar fotovoltaic În figura de mai jos este prezentată schema bloc a unei instalații de înclălzire solară a unei case, cu ajutorul panourilor solare.Un sistem casnic independent este format din: panouri solare (fotovoltaice), o baterie (acumulator), și un mecanism ce permite aparatelor casnice convenționale să fie alimentate cu electricitate solară. INCLUDEPICTURE "http://www.energie-verde.ro/images/stories/off-grid%20solar%20system.gif"

\* MERGEFORMATINET

Panouri fotovoltaice sunt realizate dintr-un număr de celule fotovoltaice conectate în serie sau în paralel furnizând curent continuu prin transformarea radiaţiei solare. Orientarea şi unghiul de înclinare al acestor panouri reprezintă parametri importanţi ai sistemului, precum şi aşezarea panourilor în zone fără umbră. Controller solar (fotovoltaic) are rolul de a controla acumulatorii, îi încarcă şi descarcă în siguranţă.Invertorul de putere transformă curentul continuu de la panouri în curent alternativ. Caracteristicile semnalului de ieşire trebuie să fie în conformitate cu tensiunea, frecvenţa şi limitele reţelei. Acumulatorul poate fi o singură baterie (care stochează energia pe timpul nopții) sau mai multe conectate împreună. Alegerea capacităţii acumulatorului este o decizie foarte importantă deoarece acesta trebuie să asigure furnizarea constantă de electricitate. Consumatori pot fi: aparatele electrice din clădire alimentate de la invertor sau la reţea.Avantajele energiilor regenerabile (mediu, economice, sociale) sunt urmatoarele: Mai puţine gaze cu efect de seră Mai puţine deşeuri

Reducerea dependenţei energetice Promovarea de tehnologii moderne verzi Noi oportunităţi pentru mediul de afaceri Noi locuri de muncăDistribuţia procentuală a energiilor regenerabile (estimare, anul 2010): 65% biomasă

17% energie eoliană

13% energie solară

4% microhidrocentrale

1% geotermalRomânia dispune de surse regenerabile care pot acoperi o parte din consum. Domnului consilier pe probleme de mediu al UE- Jeremy Rifkin (vizita la București în anul 2008), transmitea un semnal important tării noastre, subliind faptul că, România ar trebui să înceapă să profite de importantele sale surse de energie verde.Tot anul trecut s-a vorbit pentru prima dată în România despre programul "Casa Verde", care are ca scop inlocuirea sistemelor clasice de încălzire cu cele bazate pe surse regenerabile, dar din păcate programul a fost deja amânat de două ori și are toate șansele să mai întârzie, după ce noul ministru al mediului, a criticat dur modul în care a fost întocmit acest program.În acest moment în România puterea de cumpărare a unor astfel de instalații cu panouri solare, de către consumatori casnici este foarte mică, datorită costurilor ridicate de producție a energiei electrice provenită din surse regenerabile (panouri fotovoltaice) decât din cel al electricității obținute din surse neconvenționale, dar în timp sperăm ca prețul de producție a energiei verzi să scadă.

Bibliografie

1. ILIESCU, I -" Prefață la STAREA LUMII 2000, Probleme globale ale omenirii", Ed. Tehnică 2000

2. CARACOTA, D - ” Dimensiuni contemporane ale dezvoltării durabile şi competitive”, Ed. ASE 2004.

3. TOFFLER, A – ‘’ Puterea în mişcare’’, Ed. Antet 1999.

4. PĂRAUŞANU, V şi PONORAN, I – “ Economia Mediului ”, Ed. Sylvil 1997.

5. GRĂDINARU,I –“ Protecţia Mediului ”,Ed. Economică 2000.

6. MĂRGĂRIT,C – “ Energia Regenerabilă ”, Ed.Cetatea de scaun 2006

RESURSE ENERGETICE ACTUALE ŞI DE VIITORING. MIHAELA UNGUREANU

GRUPUL ŞCOLAR FORESTIER RUCĂR

Energia este folosită pentru a alimenta maşini industriale şi vehicole, pentru a încălzi şi răcori birouri şi cămine şi pentru consumul casnic. Cea mai des întâlnită formă de energie înainte de “Revoluţia Industrială” din sec al XVIII-lea era energia termică, a cărei sursă principală era lemnul. În ţările în curs de dezvoltare lemnul uscat este încă o importantă sursă de energie termică. Odată cu dezvoltarea ţărilor sărace, locul lemnului este luat de cărbuni, petrol şi gazele naturale substanţe cunoscute sub numele de combustibili fosili. În sec. al XIX-lea cărbunele a devenit sursa principală de energie în ţările aflate în curs de industrializare. Trenurile, vapoarele erau alimentate cu cărbune şi cocs, obţinut prin arderea cărbunelui la temperaturi foarte ridicate, fiind folosit şi în prelucrarea fierului şi a oţelului. Datorită problemelor ridicate de transportul cărbunilor în primii ani ai revoluţiei industriale, oraşele industriale se dezvoltau mai ales în jurul bazinelor carbonifere, cum ar fi: Selby şi Cardiff din Ţara Galilor. Odată cu apariţia petrolului şi a gazelor naturale, care erau mai uşor de transportat industria se putea dezvolta oriunde. Actualmente 90% din energia destinată populaţiei este furnizată de combustibilii fosili, restul fiind acoperit de energia nucleară şi energia produsă de hidrocentrale. Cărbunele este încă folosit în industria prelucrătoare de oţel şi pentru producerea de energie electrică în toate statele lumii. Deoarece este foarte poluant, producând ploi acide şi efect de seră folosirea sa în unele ţări ale lumii tinde să fie înlocuită cu gazul natural, care este mai ieftin şi mai puţin poluant. După anul 1990 producţia de cărbune a început să crească din nou datorită apriţiei filtrelor care reduc poluarea. Mai importantă este dezvoltarea ţărilor, mai ales a celor din America Latină, şi din Asia, ceea ce a dus la o continuă creştere a cererii de cărbune. Spre exemplu Japonia este cel mai mare importator de cărbune din lume şi China este lider mondial atât în producerea cât şi în consumul de cărbune. În anii 1990 cărbunele furniza aproximativ 28% din energia mondială, gazele naturale 21% şi petrolul 40%. Aproape jumătate din producţia mondială de petrol era folosită în transporturi, rafinăriile furnizând 97% din combustibilul folosit în transport. Combustibilii fosili nu sunt surse de energie nelimitate sau uşor regenerabile, dar sunt extrase mult mai repede decât se pot forma alte zăcăminte. Pe viitor se prevede o scădere continuă a acestor resurse ajungâdu-se până la epuizarea totală a zăcămintelor. În anii ’90 experţii prevedeau că petrolul, în cantităţile în care se exploatează în zilele noastre, va mai alimenta consumul mondial încă 43 de ani. Rezervele de gaze naturale vor fi suficiente pentru încă 66 de ani, iar cele de cărbune pentru încă 236 de ani, dacă extracţiile se menţin la cotele actuale. Aceste previziuni sunt relative deoarece ratele de extracţie sunt variabile şi mereu se descoperă noi şi noi zăcăminte. Odată cu diminuarea resurselor energetice inepuizabile, costul lor va creşte şi astfel se recurge la noi surse de energie, cum ar fi energia produsă de hidrocentrale, energia nucleară şi alte surse asupra cărora se mai efectueză încă cercetări. Aproximativ 18% din enrgia mondială este produsă de hidrocentrale. Energia apelor este folosită încă din antichitate fiind transformată de strămoşii noştri cu ajutorul unor roţi în energie cinetică. Centralele hidroenergetice moderne folosesc baraje şi rezervoare mari care pot fi construite în ţările în care există cursuri de ape ce trec prin pante abrupte. Barajul Aswan din Egipt adună apa fluviului Nil în lacul Nasser, unul dintre cele mai mari lacuri de acumulare din lume, în timp ce amenajarea terminată în 1972 din munţii “Snowy” este situată într-o zonă din cel mai înalt punct din Australia. Apa este o sursă foarte ieftină şi continuă de energie. Este o sursă nepoluantă de energie, chiar dacă se crede că vegetaţia de pe fundul lacurilor de acumulare produce o mare cantitate de gaze ce contribuie la sporirea efectului de seră. Folosindu-se de cercetările asupra bombei atomice din 1945 multe ţări şi-au dezvoltat centrale nucleare, care furnizeză o cantitate uriaşă de energie dintr-o cantitate mică de combustibil. Astăzi energia nucleară constituie 17% din totalul de enrgie electrică la nivel mondial. Centralele nucleare au şi dezavantaje cum ar fi faptul că au nevoie de peste 10 ani pentru a fi construite, costurile de construcţie şi de producere a energiei, deşi variabile de la o ţară la alta sunt foarte mari, şi produc o serie de deşeuri radioactive foarte nocive pentru mediul înconjurător şi pentru oameni. Accidentul nuclear de la Cernobâl din 1986 a umbrit industria producătoare de energie nucleară,provocând proteste în masă, care au dus la închiderea unor astfel de centrale. Un referendum în Suedia din 1980 se pronunţa pentru renunţarea totală la energia nucleară până în 2010.

Cercetările se axează pe descoperirea şi exploatarea altor surse inepuizabile de energie, cât mai puţin poluante şi cât mai puţin costisitoare, cum ar fi energia solară, eoliană, energia geotermală, etc. Relativa nerentabilitate a acestor surse de energie este dată pe moment de costurile relativ mari, dar scăderea drastică a combustibililor fosili va duce la o mai intensă valorificare pe viitor a acestor tipuri de energie. Energia solară este folosită în unele state cum ar fi unele state din Africa, Statele Unite ale Americii pentru alimentarea cu energie electrică a unor locuiţe, dar pe scară mică deocamdată. Ea mai este folosită pentru alimentarea steliţilor artificiali, a staţiilor cosmice, a calculatoarelor, ceasurilor, etc. . Un număr de companii s-au unit după anii ’70 într-o asociaţie multinaţională, ce sprijină valorificarea energiei solare, dar în unele cazuri ajută la plantarea de păduri pentru a încuraja şi folosirea raţională a lemnului ca sursă de energie termică Soarele este una dintre miliardele de stele, dar este sursa de energie a tuturor fiinţelor vii de pe întregul Pământ. Energia solară care ajunge pe Pământ în 40 de minute ar fi de ajuns pentru a acoperi nevoia de energie a întregii omeniri. Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe baza de materie fosilizată (petrol şi cărbune) încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului următor. Mai demult s-a crezut că centrala atomică este o soluţie alternativă, dar gradul său de periculozitate este demonstrat de catastrofa nucleară de la Cernobâl, din 1986. S-a demonstrat ca dinte sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranţa şi acurateţea cea mai mare. Atmosfera reflectă aproximativ 30% şi absoarbe 20% din radiaţia solară; astfel, pe suprafaţa solului ajung doar 50% din ea. Chiar şi aşa această cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale. In zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnit datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comporta ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solară încă din 400 î.e.n pentru aprinderea focului, folosind goburi de sticlă pline cu apă. În 200 î.e.n ei şi chinezii foloseau oglinzi concave în acest scop. În cuptorul solar modern, lumina solară este folosită pentru a găti , o oglindă concavă (reflectorul) focalizează razele soarelui pe mâncare sau pe vas. In unele cuptoare solare în loc de oglinda solară se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează si funcţionarea furnalului solar. In Mont Luis, Franta, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, ce are o latura acoperita cu oglinzi, astfel încât totalitatea lor sa formeza o uriaşa oglinda concava. Camera de încălzire din focar se poate încălzi pana la 3000 0C. La acestă temperatură se topesc majoritatea metalelor. Într-o oarecare măsura fiecare casă este încălzită de Soare, dar unele dintre ele sunt proiectate pentru a folosi cât mai bine această sursă de energie gratuită. Aceste case au ferestre mari pe partea unde cad razele soarelui la amiază ,iar pe partea răcoroasa ferestrele sunt mici. În multe gospodării, energia solară se foloseşte pentru încălzirea apei. Lumina soarelui încălzeşte apa rece care curge prin panourile plate , închise, numite colectoare. Acestea funcţionează ca nişte radiatoare inverse, absorb căldura pentru a încălzi apa. De obicei se montează pe acoperişul caselor, sub un unghi care sa permită absorbirea unei cantităţi cat mai mari de energie. Bateriile solare sunt nişte instrumente elctronice, care utilizează fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. Modulul de baterie solara este compus dintr-un număr foarte mare de fotocelule. Într-o fotocelulă se generează o tensiune mică, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule în serie, pentru ca bateria solară să se poată folosi ca sursă de energie. Fotocelulele sunt nişte plăci subţiri din materie semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt făcute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au un randament mai scăzut, dar sunt funcţionale şi la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiilor solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor şi a majorităţii ceasurilor cu quartz. ( Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mânecii având ca singură sursă de energie lumina soarelui. Panourile solare care îi acopereau aripile generau suficient curent pentru a roti cu o turaţie corespunzătoare elicea. ) În locurile mai greu accesibile , mai izolate de lume, cea mai mare parte a curentului necesar unei gospodării este furnizată de panourile solare. O parte din curentul astfel generat este folosită pentru încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii. Pentru a genera curent fotocelulele necesită lumină, nu căldura, de aceea poate funcţiona farul de 360 KW al unei piste de aterizare în mijlocul unei pustietăţi îngheţate din Alaska.Încă din anii '60, sateliţii,

artificiali de comunicare sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este staţia cosmica Freedom, care va fi lansată pe orbita în jurul Pământului probabil la sfârşitul secolului. Aceasta va fi echipată cu 8 panouri solare, asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solară într-o putere electrica de 75KW. Dacă se va realiza proiectul măreţ al inginerului american dr. Peter Glaser, în sec. XXI un sistem de centrale cosmice va furniza cantitatea de energie electrică necesară omenirii. După concepţia Doctorului Glaser, în jurul Pământului s-ar roti o flotă de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solară. Energia generată în fotocelule va fi transformată în microunde iar acestea ar fi transmise spre staţii de recepţie terestre. Aici s-ar realiza transformarea microundelor in energie electrica. Potrivit Biroului European pentru Navigaţie Cosmică, 40 de SPS-uri ar acoperi 1/4 din necesarul energiei electrice al Uniunii Europene în jurul anului 2040. Există însă o problemă: această radiaţie, de microunde, de putere mare ar arde orice pasăre sau om întâlnit în cale, care nu s-ar afla într-o aeronavă din metal. Cu toate acestea mulţi savanţi sunt extrem de convinşi că o mare parte a energiei va fi furnizată în viitor de centralele cosmice. Energia eoliană este energia conţinută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa pământului. Exploatată, ea poate fi transformată în energie mecanică pentru pomparea apei, de exemplu, sau măcinarea grâului, la mori ce funcţionează cu ajutorul vântului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vânt moderne transformă energia eoliană, ce învârte rotorul, în energie electrică. Egiptenii au fost poate primii care au folosit energia generată de vânt atunci când au navigat pe Nil în amonte, în jurul secolului IV i.Hr. Peste secole vasele cu pânze aveau să domine mările şi oceanele lumii, servind în principal transportului comercial, dar şi în scopuri militare şi ştiinţifice. Marile imperii ale erei noastre foloseau vasele cu pânze pentru a controla şi domina mările. Aceste vase cu panze sunt şi astăzi prezente pe apă, însă sunt construite cu echipamente moderne. Utilizarea lor este, însă, cu totul alta - fie ca vase sportive, fie ca ambarcaţiuni de agrement. Energia eoliană a fost exploatată pe uscat de când prima moară de vânt a fost construită în vechea Persie în secolul VII. De atunci morile de vânt sunt folosite pentru măcinarea grâului, pomparea apei, tăierea lemnului sau pentru furnizarea altor forme de energie mecanică. Însă exploatarea pe scară largă a apărut abia în secolul XX, odată cu apariţia “morilor de vânt” moderne – turbinele de vânt ce pot genera o energie de 250 pană la 300 de kW. Pentru că vântul este o sursă de energie curată şi interminabilă, turbinele de vânt sunt instalate în ţările dezvoltate şi acolo unde intensitatea vântului permite puterii eoliane să poată fi exploatată, pentru a suplini sursele tradiţionale de energie electrică, precum căldura degajată de arderea cărbunilor. Îmbunătăţirile aduse rotoarelor şi elicelor, combinate cu o creştere a numărului de turbine instalate, a dus la o mărire a puterii energiei eoliene cu circa 150% din 1990. In 1997, de exemplu, piaţa mondială a energiei eoliene manipula în jur de 3 miliarde de dolari. Energia eoliană e o sursa de putere electrică promiţătoare în viitor datorită ecologităţii şi infinităţii sale. Totuşi, pentru că viteza vântului variază în timpul zilei, sezonului sau anilor energia generată de vânt e o resursă intermitentă. În zonele de pe glob cu acţiune puternică a vântului turbinele acţionează în jur de 60% din timpul anului. Chiar şi aşa vântul poate fi insuficient pentru ca turbinele să funcţioneze la capacitate maximă. Cu toate acestea tehnologia a reuşit să-şi adapteze creaţiile îmbunătăţindu-le şi producând şi alte, ce folosesc acest tip de energie.Compunerea sistemului:1. Pale- Forma şi concepţia lor este esenţială pentru a asigura forţa de rotaţie necesară. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.2. Nacela- Conţine generatorul electric asigurând şi o protecţie mecanică. 3. Pilon- Asigură strucura de susţinere şi rezistenţă a ansamblului superior. 4. Fundaţie- Asigură rezistenţa mecanică a generatorului eolian. Funcţionarea sistemului eolianSistemul se bazează pe un principiu simplu. Vântul pune în mişcare palele care la rândul lor acţionează generatorul electric. Sistemul mecanic are în componenţă şi un multiplicator de viteza care acţioneză direct axul central al generatorului electric. Curentul electric obţinut este, fie transmis spre înmagazinare în baterii şi folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC în cazul turbinelor de mică capacitate , fie livrat direct reţelei

de curent alternativ ( AC) spre distribuitori.Conform analistului Axel Eunhoff de la Banca de Investiţii Bear Stearns Internaţional, în Europa energia provenită din centrale eoliene va ajunge la 65.000 MW, iar sumele necesare investitiilor vor fi 60-70 mld. euro.În următorii 8 ani va fi instalată o putere de 110.000 MW în centralele eoliene. Dacă acestea s-au dezvoltat pe zonele de coastă, în prezent tendinţa este de a construi unităţi în interior pentru a furniza energie pentru mii de gospodării, ferme, mici întreprinderi.Cea mai dezvoltată zonă eoliană în Germania este Westfalia - regiunea Sintfeld, unde sunt montate 65 de instalaţii cu o capacitate de 180 milioane kWh pe an (adică suficient pentru 50.000 gospodării).Cel mai mare producător mondial de turbine eoliene este firma Flender GmbH, care livrează 40% din toate centralele eoliene instalate în lume (Europa, SUA şi China).O întreagă industrie s-a dezvoltat pentru fabricarea componentelor, pentru servicii de montaj, întreţinere, exploatare. Centralele eoliene actuale au puteri standardizate, începând de la 100 kW la 5 MW/unitate. Unde este posibil, unităţile sunt cuplate în baterii pentru a obţine puteri mai mari. Industria românească ar putea să se implice într-o piaţă de 60-70 miliarde de euro (estimată pe 8 ani), putând produce o serie de componente cum ar fi: motoare şi generatoare electrice, componente mecanice - arbori grei, stâlpi de susţinere, carcase, reductoare, confecţii metalice, pe bază de avantaje comparative şi competitive. Energia geotermală HYPERLINK "http://www.uwsp.edu/cnr/wcee/keep/Mod1/Whatis/energyresources.htm" \t "_blank" reprezintă căldura conţinută în fluidele şi rocile subterane. Este nepoluantă, regenerabilă şi poate fi folosită în scopuri diverse: încălzirea locuinţelor, industrial sau pentru producerea de electricitate. Rezervoarele geotermale, care se găsesc la câţiva kilometri în adâncul scoarţei terestre, pot fi folosite pentru încălzire directă, aplicaţii ce poartă numele de HYPERLINK "http://www.renewableenergyaccess.com/rea/tech/geodirectuse" \t "_blank" utilizare directă a energiei geotermale. Oamenii au folosit izvoarele calde încă de acum câteva mii de ani, pentru furnizarea apei de îmbăiere sau gătit. Astăzi, apa izvoarelor este captată şi utilizată în staţiunile balneare.În sistemele moderne, se construiesc fântâni în rezervoarele geotermale şi se obţine un flux continuu de apă fierbinte. Apa este adusă la suprafaţă printr-un sistem mecanic, iar un alt ansamblu o reintroduce în puţ după răcire, sau o evacuează la suprafaţă. Aplicaţiile căldurii geotermale sunt foarte variate. Ele includ încălzirea locuinţelor (individual sau chiar a unor întregi oraşe), creşterea plantelor în sere, uscarea recoltelor, încălzirea apei în crescătorii de peşti, precum şi în unele procese industriale, cum este pasteurizarea laptelui. Primii trei metri ai scoarţei terestre au o temperatură constantă de 10°-16°C. Precum într-o peşteră, temperatura aceasta e puţin mai ridicată decât a aerului din timpul iernii şi mai scăzută decât a aerului vara. Pompele geotermale se folosesc de această proprietate pentru a încălzi şi răci clădirile. HYPERLINK "http://www.renewableenergyaccess.com/rea/tech/geoheatpumps" \t "_blank" Pompele termice geotermale sunt compuse din trei părţi: unitatea de schimb de caldură cu solul, pompa termic propriu-zisă şi sistemul de alimentare cu aer. Unitatea de schimb este un ansamblu de ţevi aranjate în spirală, îngropat în partea superioară a scoarţei terestre în apropierea clădirilor. Un fluid - de regulă apa sau o soluţie de apă şi antigel - circulă prin ţevi şi absoarbe sau cedează căldură solului.Iarna, pompa transmite căldura acumulată de fluid în cadrul sistemului de alimentare cu aer. Vara, procesul este inversat, iar căldura eliminată din interiorul clădirii poate fi folosită la încălzirea apei, constituind o sursă gratuită de apă caldă.Asemenea utilaje folosesc mult mai puţină energie comparativ cu sistemele clasice de încălzire şi sunt mult mai eficiente pentru răcirea locuinţelor. Pe lângă faptul că economisesc energie şi bani, ele reduc poluarea. Energia geotermală are un HYPERLINK "http://www.nrel.gov/geothermal/geoelectricity.html" \t "_blank" potenţial uriaş pentru producerea de electricitate. Aproape 8000 MW sunt produşi de-a lungul mapamondului. Tenhologia de azi utilizează resursele hidrotermale, dar, în viitor, poate vom putea folosi căldura conţinută în adâncul scoarţei terestre în roci uscate, sau chiar cea din magmă.În ziua de azi există două tipuri de uzine electrice geotermale: binare şi pe bază de aburi.Uzinele pe bază de aburi folosesc apa la temperaturi foarte mari - mai mult de 182 °C. Aburul e obţinut dintr-o sursă directă sau prin depresurizarea şi vaporizarea apei fierbinţi. Vaporii pun în funcţiune turbinele şi generează electricitate. Nu există emisii toxice semnificative, iar urmele de dioxid de carbon, dioxid de azot şi sulf care apar sunt de 50 de ori mai mici decât în uzinele ce utilizează combustibili fosili. Energia produsă astfel costă aproximativ 4-6 centi/KWh.

Uzinele binare utilizează apa la temperaturi mai mici, între 107 şi 182 °C. Apa fierbinte îşi cedează energia termică unui fluid secundar, cu punct de fierbere scăzut - cel mai adesea se utilizează hidrocarburi inferioare precum izobutanul sau izopentanul -, cu ajutorul unui sistem de schimb al căldurii. Fluidul secundar se evaporă şi pune în mişcare turbinele, iar apoi e condensat şi readus într-un rezervor. Deoarece uzinele binare se bazează pe un ciclu intern, nu există nici un fel de emisii. Electricitatea produsă astfel costă de la 5 pana la 8 centi per KWh. Ele sunt mai des întâlnite decât cele pe bază de aburi. Deşi uzinele geotermale se aseamănă destul de mult cu uzinele tradiţionale, ele prezintă şi dificultăţi speciale: gaze şi minerale necondensabile în fluidul utilizat, utilizarea de hidrocarburi, absenţa apei de răcire utilizată în condensare. Se poate HYPERLINK "http://europa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt/nn_rt_geo/article_1134_en.htm" \t "_blank" estima că în Europa, până în anul 2030-2050, noile tehnologii din domeniul energiei geotermale vor permite o producţie semnificativă de electricitate în multe ţări care nu sunt considerate azi ca având resurse geotermale importante. Europa, per total, va putea produce până la 10-20% din cererea energetică astfel, cifra comparabilă cu capacitatea centralelor nucleare existente. Un studiu făcut de Shell sugerează că exploatarea celor mai mari resurse geotermale de pe continent poate echivala programul nuclear actual (40-80 GW).Bibliografie selectivă: 1. Ciascai, I. , Sisteme de achiziţie date , Editura Albastră, Bucureşti, 19992. Let , D. , Monitorizarea online a unei instalaţii voltaice, CNSRE, 20033. Olariu, N. , Sisteme fotovoltaice, note de curs4. Jonson, G : LabView Graphical Programning, Mc Graw- Hil, New York, 19965. INTERNET

RECİCLAREA HÂRTİEİ PENTRU UN MEDİU SĂNĂTOS

VĂDUVA NİCOLİŢA CHİRİACESCU LİLİANA

İONİŢA SİLVİAG.S.A. “CEZAR NİCOLAU” BRĂNEŞTİ - İLFOV

Hârtia a fost descoperită pentru prima dată in anul 105 D. C. de un eunuc de la curtea împăratului Ho Ti in China. Se crede că la început s-a fabricat din textile nefolositoare , din coajă de dud si alte plante din care se produceau ţesăturile. Se cunoaşte faptul că încă din anul 3000 papirusul este folosit in Egipt ca primul suport de scris, înainte de folosirea hârtiei. Era confecţionat din fâşii de papirus presate. În Europa ,hârtia a fost produsă prima dată in anul 1150 in Spania, după care producerea ei s-a dezvoltat şi in restul Europei. Când a apărut tiparul, a crescut cererea de hârtie si s-a înregistrat o criză de textile, ceea ce a dus la găsirea altor materii prime pentru fabricarea hârtiei. În sec. XIX au început să fie folosite fibrele tulpinilor plantelor. În 1798 Nicholas-Louis Robert a făcut prima maşină de fabricare a hârtiei care producea doar o singură foaie de hârtie o dată. În timp, lemnul a devenit prima sursă de fibră în fabricarea hârtiei, iar fibrele textile încă se folosesc in fabricarea hârtiei tari. Scopurile în care este folosită hârtia sunt următoarele: 48% din consumul total de hârtie pentru ambalaje; 30% pentru tipărit si scris; 12% în presă; 6% în igienă si menaj. Hârtia este cel mai frecvent deşeu întâlnit în mai toate sferele de activitate şi constituie o importantă sursă de fibre de celuloză , celuloza fiind substanţa naturală care stă la baza producerii hârtiei .Hârtia fiind fabricată din celuloză se biodegradează ( descompune ) mult mai uşor decât plasticul . Hârtia ocupă aproximativ 41 % din totalul gunoiului menajer pe care îl producem .Există trei tipuri de hârtie care pot fi reciclate direct :hârtia de calitate (caietele de şcoală , hârtia de copiator , plicuri , hârtia de dactilografiere , hârtia de computer), hârtia de ziar şi cartonul .Hârtia de calitate nu conţine hârtie colorată pentru a schimba culoarea noii hârtii obţinute prin reciclare .Cu tehnologiile actuale , hârtia poate fi reciclată de cel mult patru ori . Beneficiile aduse naturii prin reciclarea deşeurilor de hârtie sunt foarte importante , reducându-se anumite costuri ca :apa industrială cu aproximativ 60 % , poluarea aerului cu aproximativ 75 % , energia electrică cu aproximativ 45 % , precum şi poluarea apei cu aproape 45 % , reducerea cantităţii de material lemnos exploatat .Specialiştii susţin că o tonă de hârtie irosită înseamnă 2 foi de scris şi un ziar pe zi timp de un an ,că o tonă de hârtie reciclată înseamnă : - 17 copaci salvaţi - 4102 kwh şi 26000 l apă economisiţi - 27 kg noxe mai puţin eliminate în atmosferă Totodată în urma unor studii efectuate , s-a demonstrat că fiecare cetăţean produce zilnic aproximativ 1,5 – 2 kg de gunoi , din care cel puţin jumătate poate fi reciclabil .

În trecut ambalajele folosite erau din materiale care se descompun uşor şi în acest fel reîntoarcerea materiilor prime în natură era mult mai rapidă şi mai simplă , însă revoluţia industrială a permis fabricarea la scară largă a ambalajelor uşoare , rezistente , care menţin diversele produse alimentare în condiţii adecvate pentru mai mult timp. În acest fel, în scurt timp riscăm să nu mai avem materiile prime din care să ne realizăm produsele necesare vieţii de zi cu zi .

Să nu uităm ca Pământul nu este moştenire de la inaintaşii noştrii , ci este un împrumut de la copiii copiilor noştri. Avem oare dreptul să-l distrugem? Avem oare dreptul sa supra- exploatăm mediul inconjurător si sa epuizăm resursele naturale? Oare ce este de făcut?

- Să reducem utilizarea resurselor în fabricarea produselor necesare în viaţa de zi cu zi. - Să colectăm si sa reciclăm deşeurile din hartie.Efectele reciclării :- reducerea cantităţii de energie şi de materii prime necesare fabricării de noi produse ;- redă circuitului economic importante cantităţi de materie primă ;

- reduce cantităţile depozitate la rampele de gunoaie sau la incineratoare ;- reduce riscurile asupra sănătăţii noastre şi a mediului , cauzate de deversarea improprie a

unor deşeuri periculoase ;- reduce poluarea aerului şi a apei .Durata de degradare naturală a diferitelor categorii de deşeuri se prezintă astfel :- deşeuri de hârtie – 3 luni- ziare – 3-12 luni- chibrituri – 6 luni- filtru de ţigară – 1-2 ani- cărţi de credit – 1000 ani

Ce nu se poate recicla :- ambalajele materialelor toxice ;

- abţibildurile , şerveţelele , hârtia cerată , hârtia de fax ; Este necesar să schimbăm mentalitatea actuală conform căreia rezolvarea problemelor deşeurilor si implicit reciclarea lor este doar responsabilitatea autorităţilor si eventual a organizaţiilor neguvernamentale de mediu. Cu toţii suntem responsabili de ceea ce se întămplă in jurul nostru si fiecare dintre noi poate contribui la protejarea si conservarea mediului inconjurător. Efectele dezvoltării industriei celulozei si hârtiei sunt dezastruase asupra mediului înconjurător prin defrişări, poluarea aerului prin fabricile de celuloză, si incineratoarele de deşeuri. În ceea ce priveşte defrişarea, lumea pierde în prezent peste 14 milioane de hectare de pădure în fiecare an, o suprafaţă mai mare decât Grecia, alte zone imense fiind afectate de efectele secundare ale defrişării: fragmentarea si degradarea solului, alunecările de teren, dispariţia speciilor exotice si poluarea. Oricât am dori , nu putem extinde prea mult spaţiile ocrotite, acestea însemnând scoaterea din incidenţa economiilor naţionale a unor resurse cu valori prea mari, ceea ce nu işi pot permite mai ales ţările in curs de dezvoltare. De aceea, se tinde azi a se evită ocrotirea nu numai la ceea ce este absolut necesar ci a se extinde, la scară naţională conservarea. Este vorba deci de utilizarea raţională si eficienţa a resurselor mediului, dar nu numai atât, ci şi de adoptarea celor mai potrivite forme si procese tehnologice , agrozootehnice sau silvice, lucrări pentru limitarea si prevenirea efectelor dăunătoare ale unor fenomene naturale. Trebuie puse în balanţă costurile necesare reciclării si stopării poluării si costurile suportate de mediul nostru de viaţă: peisaje deplorabile, distruse, deşeuri, boli si necesităţi nesatisfăcute. Şi toate acestea numai în scopul creşterii economice ! Industria hârtiei recuperată, colectează materiale din nenumărate surse, le sortează si le grupează separat pe diferite tipuri, supunându-le unui proces tehnologic pentru a fi mai uşor de manevrat, transportat, urmând ca acestea să fie făcute pastă de lemn pentru hârtie. Sunt utilizate diferite maşini moderne pentru realizarea acestor funcţii. Hârtia ar fi mult mai scumpă dacă aceasta nu ar fi colectată si reprelucrată Principalele utilizări ale hârtiei reciclate sunt: substituirea pastei de hârtie, realizarea unor produse pentru construcţii: pereţi din carton cu gips, combustibili obţinuti din deşeuri (in amestec cu deşeurile din plastic şi lemn).Să nu uităm că exista pubele de capacităti de 1,1m³ şi mai mici aşezate in diferite zone de către agenţii de salubritate. Colectarea separată a deşeurilor din hârtie si carton trebuie să se extindă si la nivelul populaţiei nu doar la nivelul agenţilor economici, deoarece o foarte mare cantitate de hârtie si carton poate fi recuperată. Reciclarea hârtiei depinde foarte mult de calitatea deşeurilor de hârtie colectate. Aceste tipuri de deşeuri fiind foarte uşor de contaminat cu alte tipuri de deşeuri menajere, mai ales cu lichide. Este recomandată colectarea deşeurilor din hârtie si carton in containere special amenajate cu o deschizătură mai ingustă pentru a ingreuna introducerea altor tipuri de deşeuri. Principalele tipuri de deşeuri din hârtie si carton reciclabil: hârtie de calitate, hârtie mixta, ziare si reviste, carton gofrat.

Etapele unei colectări corecte:-adunarea hârtiilor care nu mai pot fi folosite la împachetat sau scris etc.

-presarea cutiilor de carton pentru a ocupa un spaţiu mai mic;-construirea unor depozite special amenajate pentru colectare

Ştiaţi că:- în lume sunt reciclate numai 25 % din cantităţile de hârtie existente , deşi nu există cauze de

ordin tehnic sau economic care să împiedice dublarea acestei cifre - reciclând numai jumătate din hârtia folosită astăzi în lume , se poate acoperi aproximativ 75%

din necesarul de hârtie nouă , salvând în acelaşi timp patru milioane de hectare de pădure ;- prin reciclare sunt economisite nu numai materialele , ci se economiseşte şi energia şi se

reduce poluarea ;- reciclând carton putem economisi şi până la 25 %din energia folosită la producerea lui;- zilnic se produc 650.000 tone de hârtie în lume , din care 500 de tone sunt nefolosibile şi sunt

înlăturate ;- pentru a produce 700 de pungi de hârtie folosite la cumpărături este nevoie de un copac de 20-

30 de ani .

În concluzie, pentru ocrotirea mediului inconjurător care reprezintă o problemă naţională si pentru a menţine un mediu curat si sănătos,trebuie să luăm atitudine împotriva defrişărilor masive , poluării cu deşeuri de orice naturp care conduc la deşertizare, încălzire globală şi implicit la dispariţia vieţii de pe Terra. Fiecare dintre noi poate contribui la prevenirea acumulării de stocuri imense de deşeuri prin neintroducerea materialelor nereciclabile si nereutilizabile in mediu. Aceste materiale încetează a fi o problemă pentru mediu si dispare nevoia de gospodărire sau eliminare sub orice formă a deşeurilor. Astfel putem asigura un viitor sănătos si sigur generaţiilor viitoare.

Bibliografie:”Tratarea si valorificarea deşeurilor” Editura:Bren, 2003 Autor:Prof. Univ.Gabriela Roşu “Ecologia şi protecţia mediului” Editura Constelaţii Autori: Prof. Univ. Dr. İrina Teodorescu Lector Dr. Geta Rîşnoveanu www.reciclare.ro

CONFORT ŞI EFICIENŢĂ ENERGETICĂ ÎN CLĂDIRI

PROF. ING. ADRIANA VECHEGRUP ŞCOLAR DE AERONAUTICĂ „HENRI COANDĂ” BUCUREŞTI

Când nu sunteţi acasă, o stare de nelinişte vă cuprinde şi începeti să vă întrebaţi dacă aţi oprit cafetiera, dacă aţi scos fierul de călcat din priză, dacă aţi lăsat un geam deschis sau dacă nu aţi uitat să porniţi alarma la plecare. Dacă aveţi o casă inteligentă, toate aceste griji pot disparea printr-o simplă vizitare a unei pagini de Internet.

Când sunteţi acasă, casa inteligentă va prelua activităţile apăsătoare de rutină, cum ar fi udatul florilor, ajustarea jaluzelelor, lăsându-vă să vă bucuraţi de timpul dumneavoastră liber.Casele inteligente diferă de casele normale prin infrastructura de comunicaţii instalată ce permite diferitelor echipamentele electrice să comunice între ele, să facă schimb de informaţii şi comenzi. Mai exact, este vorba despre un sistem care gestionează unitar iluminatul, încălzirea, climatizarea, sistemelede siguranţă şi securitate din locuinţă. Casa inteligentă este un concept care prinde amploare în Romania. Odată cu alinierea României la standardele Uniunii Europene, controlul consumului energetic, eficientizarea lui, vor deveni prioritare, aşadar, automatizarea locuinţelor nu va mai fi un lux, ci o necesitate.

S-a demonstrat că un sistem inteligent poate reduce seminificativ costurile cu : 10% - comenzi locale iluminat, jaluzele; 15% - comenzi centralizate; 25% - temporizări, reglare iluminat în funcţie de iluminatul natural; 30% - acţionare jaluzele în funcţie de iluminatul natural; 40% - control climă în fiecare încăpere.

Este greu să transformi o casă obişnuită într-o casă automatizată ? Cu sistemul Xcomfort de la Moeller, această transformare se poate face uşor, fără modificări ale pereţilor, fără să tragi conductoare suplimentare. Totul este să ai alături un electrician care să te ajute! De ce? Pentru că Moeller propune o soluţie wireless („fără fir”) pentru automatizarea locuinţei, în care elemente de comandă cum ar fi

întrerupătoarele de perete, transmit semnale de radio-frecvenţă către elemente de execuţie (actuatori) care se montează în doze pe circuitele de forţă existente. Electricianul întrerupe circuitul de forţă,conectează conductoarele de forţă la actuator şi apoi stabileşte comunicaţia făcând cu şurubelniţa click pe un mic comutator al actuatorului. Atât de simplu!Soluţia Xcomfort se încadrează în tendinţa actuală în sistemele de automatizare – comunicaţia fără fir.Folosirea sistemelor fără fir este deja la îndemâna oricui, comunicaţii în radio-frecvenţă fiind cele utilizate în radio, tv, telefoanele mobile, telefoanele fără fir, telecomanda de la maşină.Pentru transmiterea corectă a informaţiilor, Moeller foloseşte frecvenţa de 868.3 MHz, în aşa numita bandă ISM (industrial, scientific and medical band). Fiecare dispozitiv are propria lui adresă, iar transmisia de telegrame radio se realizează bidirecţional (transmiţătorul aşteaptă confirmarea din partea receptorului înainte de a trimite o nouă informaţie). Acest lucru asigură primirea corectă şi integrală a mesajului de către receptor. Transmiţătoarele, cum ar fi întreruptoarele, senzorii, intrările binare şi de temperatură, pot transmite funcţii, codate ca telegrame RF, către un dispozitiv receptor numit actuator. Aceste receptoare(de exemplu elemente on/off, dimmere sau elemente de acţionare jaluzele) pot acţiona consumatorii electrici.Nu există limită minimă de distanţă între două sau mai multe dispozitive. Puterea maximă de transmisie este mai mică de 1mW. Distanţa maximă de transmisie este de 30-50m în interior, sau doi pereţi şi un tavan. Această distanţă însă poate fi extinsă prin tehnica patentată Moeller de routare, carepermite telegramelor să fie transmise receptorului, prin elemente RF încastrate, alimentate la 230V.Informaţia poate fi transmisă de la un element la altul în mod invizibil pentru utilizator sau instalator, permiţând astfel comunicarea informaţiei chiar şi în zone cu acces mai dificil. Toate dispozitivele alimentate de la reţea au capacitatea de a realiza funcţia de rutare. Ruta optimă este căutată automat.Sistemul RF de la Moeller nu are nevoie de o antenă externă, toate antenele fiind integrate în dispozitive. Intreaga funcţionalitate este stocată în memorii de tip EEPROM, aşadar, configuraţiile sunt păstrate la pierderea alimentării (fie pentru dispozitivele alimentate de la reţea, fie pentru cele alimentatede la baterie).

Alte avantajele ale tehnologiei RF de la Moeller:· un consum redus de putere al fiecărui echipament;· foarte uşor de folosit şi de integrat;· funcţionalitate ridicată;· instalare simplă în cadrul unui sistem de instalaţii existent, fără praf, fără cablaje suplimentare;· control prin comutator fără fir, telecomandă şi telefon mobil;· raport calitate-preţ foarte bun;· risc minim de interferenţe cu alte aparate care comunică radio datorită frecvenţei speciale 868.3 MHz. Sistemele Xcomfort pot fi implementate convenabil într-o modalitate eficientă sub aspectul costurilor atât în construcţiile noi, cât şi pe durata procesului de renovare. Xcomfort poate fi instalat în orice moment în clădirile existente, iar funcţiile setate pot fi modificate. Simplu, repede şi curat, fără operatii de zidarie.Funcţiile şi caracteristicile numeroase, fac din acest sistem, soluţia ideală pentru automatizarea clădirilor.Sistemul Xcomfort de la Moeller oferă soluţii fără fir pentru:- controlul iluminatului;- dimmare şi comutare cu funcţionalitate extinsă;- întrerupător general on/off pentru întreaga locuinţă;- trasee de iluminat;- iluminat de scară;- simulare prezenţă atunci când nu sunteţi acasă (scenarii de iluminat);- controlul jaluzelelor şi obloanelor (în funcţie de vânt, soare, temperatură);-monitorizare şi avertizare; -contact de geam;- detector de fum şi de gaz;- senzori de mişcare şi prezenţă;- senzor de inundaţie;

- senzori de vânt şi ploaie;- informare prin SMS;- acces la distanţă prin telefon mobil şi Internet;- controlul încălzirii, răcirii şi ventilaţiei;- controlul radioatoarelor şi al ventiloconvectoarelor;- posibilitatea unor funcţii extinse – panouri solare, încălzire în pardoseală;- economii şi confort crescut printr-o încălzire optimă.

Elementele Xcomfort:

Componentele fără fir (cu excepţia Home Managerului, Room Managerului şi a unităţii de temperatură) pot fi configurate în modul "Basic" cu ajutorul unei şurubelniţe.

Extinderea

funcţionalităţii este posibilă în modul de programare "Comfort" şi poate fi făcută cu ajutorul unui PC sau laptop (sub Windows). Funcţii ca şi temporizări (la pornire, la oprire), timpul de operare, funcţia flashing , timpul de dimare, valoare minimă/maximă de dimare, valoare dorităde dimare, timpul de rulare al jaluzelelor, sunt integrate în dispozitive şi pot fi activate prin modul de programare "Comfort". Aceste funcţii pot fi apoi încarcate în dispozitive cu ajutorul telegramelor RF.

Softul de programare al componentelor RF în modul "Comfort" pune la dispoziţie şi o protecţie cu parolă a sistemului, metode de diagnosticare a telegramelor radio, asignare grafică a conexiunilor dintre dispozitive, routarea telegramelor radio, controlul calităţii recepţiei, metodă manuala de acţionare,asignarea de nume pentru dispozitive, cât şi pentru elementele cu afişaj.Intreruptoarele, alimentate de la baterie, pot fi cu uşurinţă montate în orice loc (cu ajutorul şuruburilor sau unor benzi dublu adezive). Starea bateriei din fiecare întreruptor poate fi monitorizată, putând astfel cu uşurinţă ştii când este nevoie pentru schimbarea bateriilor. Durata de viaţă a unei baterii este de aproximativ 10 ani (depinzând de durata şi frecvenţa acţionărilor). Mulţumită designului plat, nu trebuie folosite doze de instalare pentru întreruptoare, trase cabluri de alimentare şi realizate branşamente suplimentare. Intreruptoarele pot fi acţionate fie prin apăsare scurtă, fie prin apăsare lungă, permitând astfel configurarea diferită pentru fiecare sens de apăsare, sus sau jos.Home Managerul şi Room Managerul, care sunt componente RF, pot activa un număr mare de funcţii bazate pe astfel de telegrame pe care le receptionează (de exemplu simulare a prezenţei, controlul ventilaţiei, aerului conditionat, etc).Xcomfort aduce comfort şi securitate în casa dumneavoastră, vă ajută să economisiţi bani şi să vă protejaţi familia.

Bibliografie:

1. prezentare-Moeller Electric;2. Revista INFO Electrica Nr. 11/ 2008;

Nr. Crt. Referat Autor

SECŢIUNEA I.A.01 Biogazul în agricultura modernă Babencu Daniela Mihaela 02 Energii alternative–energia solară Băleanu Stela03 Energie fără poluare Băltăreţu Cerasela04 Energia geotermală Bărboianu Dana Coralia05 Aportul zonei de vest la potenţialul energetic eolian al României Boeru Adina Luminiţa06 Încălzirea instituţiilor de utilitate publică cu energie solară Borza Vasile07 Proiectarea unei instalaţii de încălzire cu energie solară cu

ajutorul softurilorBorza Michaela Maria

08 Biogazul – energie regenerabilă Botanciu Oana09 Tendinţe actuale în construcţia de automobile în perspectiva

reducerii rezervelor de petrolBoureci Adrian

10 Energia solară şi mediul ambiant.Avantaje şi dezavantaje

Burlacu Mădălina, Dimitriu Emilia

11 Soarele – resursa viitorului Catană Ana Gabriela12 Energia geotermală Călin Alexandru, Gheleşian Silvia 13 Biomasa – potenţial energetic uriaş Chisăliţă Ana, Şchiopu Maria Magdalena 14 Energiile regenerabile –soluţii pentru viitor Cioată Denis, Munteanu Nicoleta15 Biocombustibilii, petrolul verde Ciobanu Elena, Şchiopu Maria16 Energia pe bază de biomasă Ciortan Marinela, Popescu Constantin17 Surse neconvenţionale de energie:

Energia eoliană, energia solară şi energia valurilorComan Lenţica

18 Sisteme fotovoltaice şi eoliene Costa Florica19 Surse regenerabile de energie Corbu Violeta20 Alimente sau combustibil? Crestează Mădălina C.21 Problematica energiei – resurse regenerabile – epuizabile Dan Maria22 Simulare sistem solar şi hibrid de aplicaţii izolate David Anna23 Încălzirea globală şi efectele ei nefaste Dediu Iulius Mădălin, Tarău Mariea, Neacşu

Aurica, Iordache Elena24 Resurse pentru viitor Dragomir Florina25 Energii alternative Dumitrescu Aurora 26 Surse de energie neconvenţionale Frant Martin27 Energia eoliană Gălăşel Claudia Florina28 Energia, încotro? Gălăţan Daniela29 Combustibili din uleiuri vegetale uzate Georgescu Iulia Cezarina

Zaharescu Magdalena30 Folosirea microorganismelor în exploatarea biomasei şi în

producerea energieiGeorgescu Otilia, Emciuc Natalia

31 Noţiuni generale despre sistemele de alimentare fotovoltaice Gheaţă Carmen Liliana, Ţintea Irinel Victoria 32 Surse regenerabile de energie Gheorghiade Roxana, Tache Gabriela33 Conversia fotovoltaică a energiei solare Grămescu Diana 34 Energiile viitorului Grecu Adina, Afrim Elena 35 Surse regenerabile de energie Ioniţă Silvia, Chiriacescu Liliana, Văduva

Nicoliţa36 Energia eoliană, energia geotermală – resurse energetice ale

viitorului Irimia Floarea

37 Energia obţinută din arderea deşeurilor – sabie cu două tăişuri sau soluţie de viitor?

Kardos Elvira

38 Hidrogenul combustibilul viitorului Leontescu Paula–Gabriela, Pădurariu Monica–Daniela, Repciuc Silvia

39 Resurse energetice pentru viitor Lichiardopol Gabriela, Mustaţă Iuliana 40 Resurse energetice pentru viitor Manda Constanţa41 Resurse energetice pentru viitor. Modalităţi de aplicare Merlan Carmen42 Energia hidraulică Mihăescu Elena43 Energii regenerabile Monenciu Rodica44 Posibilităţi de obţinere a energiei prin bioconversie Morariu Letiţia45 Apa geotermală – sursa regenerabilă de energie Muşet Viorica, Ile Catiţa 46 Realizarea unui proiect pentru încălzirea cu energie solară a unei Petcoviciu Oana

locuinţe47 Schimbările climatice – energii alternative Peter Roxana, Vaidahazan Ioan48 Resurse energetice pentru viitor. Modalităţi de aplicare Pop Valentin49 Hidrogenul – combustibilul viitorului în industria automobilelor Răduţi Cristian50 Resurse neclasice de energie Rebedea Ana Zorela51 Instalaţie eoliană pentru alimentarea cu energie electrică Rudnic Mona Aliss, Radu–Mic Marian52 Aspecte generale privind generatoarele eoliene Sauciuc Gheorghe53 Energia geotermală Simedru Viorela54 Helioenergia – resursa viitorului Similie Bianca55 Sistemul de promovare a producerii energiei electrice din surse

regenerabile în RomâniaStoica Ion

56 Resurse energetice pentru viitor. Surse neconvenţionale de energie

Şofei Carmen Elena

57 Energia solară – o poartă spre salvarea lumii Ştefănescu Dorina G., Duguleanu Violina58 Resurse energetice Ştefănescu Ioana59 Casa verde de la ţară Tănăsescu Rodica, Ţacă Constanţa60 Resurse energetice actuale şi de viitor Ungureanu Mihaela 61 Reciclarea hârtiei pentru un mediu sănătos Văduva Nicoliţa, Chiriacescu Liliana, Ioniţa

Silvia62 Confort şi eficienţă energetică în clădiri Veche Adriana

biogazul În agricultura modernĂ

Documents