1

1. FORME DE ENERGIE

1.1. Un scurt istoric asupra conceptului de energiei

Termenul de "energie" are o istorie lungă. De origine din limba greacă veche, a fost folosit pentru prima dată de Kepler în sensul de putere care emană din corpuri. În sensul actual, este introdus pentru prima oară în literatura ştiinţifică de către Thomas Young, în anul 1807. Termenul de "energie cinetică" a fost introdus de W. Thomson, iar cel de "energie potenţială" de Rankine.

În ceea ce priveşte căldura, acest termen a fost folosit într-un sens dublu: ca "energie internă" (Claussius) şi ca "mărime de proces" în sensul de căldură transferată de la un corp la celălalt. Aceste accepţiuni ale termenului de căldură trădează menţinerea modelului de fluid, dar şi extinderea acestui model asupra conceptului de energie nou introdus.

De atunci au rămas în terminologia tehnică termeni cum ar fi: pierderi de energie, stocare de energie, economie de energie şi alte expresii care sugerează existenţa unei "materii imateriabile" distinctă de sistemele fizice.

În 1665, G.W. Leibnitz a introdus termenul de forţa vie pentru a desemna cantitatea mv2 care apărea în calculele lui mecanice. Deşi Leibnitz a dat această denumire prin analogie cu termenul de "forţă", folosit de I. Newton pentru produsul ma, alegerea sa nu a fost prea inspirată.

În 1807, Th. Young a făcut trecerea de la forţa vie la energie. Mai târziu, W. Thomson (viitorul lord Kelvin) introduce termenul de "energie cinetică", iar Rankine pe cel de "energie potenţială".

În 1853, W. Thomson nota: "Numim energie a unui sistem material aflat într-o stare determinată, contribuţia măsurată în unităţi de lucru a tuturor acţiunilor produse în exteriorul sistemului, dacă acesta trece (indiferent în ce mod) din starea sa într-o stare fixată arbitrar".

În 1897, M. Planck consideră că "energia este aptitudinea unui sistem de a produce efecte exterioare". Pentru Planck, energia este o funcţie de stare, prin energia unui corp (sau a unui sistem de corpuri) înţelegându-se o mărime care depinde de starea fizică instantanee în care se găseşte sistemul.

Clarificarea statutului conceptului de energie îi aparţine fizicianului german Max Planck. După acesta, prin energia unui corp se înţelege o mărime care depinde de starea fizică instantanee în care se găseşte sistemul. Pentru a putea exprima energia sistemului într-o stare dată printr-un număr determinat, trebuie fixată o anume "stare normală" (la 0°C, presiunea normală) a sistemului, fixare absolut arbitrară. Astfel, energia sistemului în starea dată, raportată la starea dată, este egală cu "suma echivalenţilor mecanici ai tuturor acţiunilor produse în afara sistemului, când acesta trece într-un mod oarecare de la starea dată la starea normală". Prin echivalenţi mecanici ai tuturor acţiunilor se înţelege lucrul mecanic în sens larg, deci al tuturor tipurilor de forţe şi căldura multiplicată cu constanta universală.

Etapele energetice ale societăţii umane au fost demarcate de apariţia: • energiei hidraulice şi eoliene, în prima etapă; • energiei combustibililor, într-o etapă ulterioară; • energiei nucleare, cel mai recent.

Dezvoltarea societăţii este direct dependentă de consumul de energie. Prelucrarea statistică a corelaţiilor dintre consumul de energie, dezvoltarea industrială a societăţii şi venitul naţional arată o strânsă legătură între aceşti factori.

2

Energia înseamnă pentru omenire ceea ce înseamnă sângele pentru corpul omenesc. Caracterul limitat al resurselor energetice ridică problema opţiunilor energetice în viitor. Formele de energie primară care participă actualmente în cea mai mare măsură la satisfacerea necesităţilor energetice sunt: cărbunii, hidrocarburile lichide şi gazoase, energia hidraulică şi energia nucleară. Pe baza verificărilor şi prospecţiunilor în curs ale rezervelor de energie, acestea sunt suficiente până în anii 2015-2020. Se estimează că rezervele cunoscute de cărbune s-ar epuiza în câteva sute de ani, iar cele de gaz şi petrol în mai puţin de 50 de ani. Contrar acestor prognoze pesimiste au apărut şi păreri optimiste, care văd soluţii pentru problemele energetice cu care este confruntată omenirea.

Pe plan mondial se încearcă: tendinţa de reducere a necesităţilor de energie pentru activitatea economică, prin

asimilarea de noi procese tehnologice; tendinţa de creştere a cantităţii de energie extrase din combustibilii fosili prin creşterea

randamentului instalaţiilor; descoperirea de noi surse de energie, confirmate de cercetările care se efectuează în

numeroase laboratoare din lume; descoperirea unor inovaţii tehnologice, care vor produce importante schimbări în

structura producţiei şi consumului de energie. Se presupune că omenirea va traversa perioada de criză energetică cu preţul unui efort

maxim, în două etape dificile: 1. În anii ce vor urma se va trece de la hidrocarburile lichide naturale la combustibili lichizi

sintetici (de exemplu: petrolul sintetic derivat din cărbune). 2. Dezvoltarea tehnologiei de extragere a energiei din surse care pot asigura satisfacerea

necesităţilor pe termen lung, adică din resurse nelimitate: energia solară şi energia nucleară.

1.2. Purtătorii de energiei

Purtătorul de energie sau agentul energetic este reprezentat de un sistem fizic sau chimic care poseda energie sau care, prin diferite transformari, poate acumula, transmite sau ceda energie. Cei mai utilităti purtători de energie sunt combustibilii (purtatori de energie chimica), aburul sau apa fierbinte (purtatori de energie termica), fluidele sub presiune, cu energie cinetica sau potentiala (purtatori de energie mecanica), materialele fisionabile sau fuzionabile (purtatori de energie nucleara) etc. Principalii purtători de energie sunt: Biomasa. Plantele transformă şi acumulează continuu energia solară sub formă de energie chimică. Sub acţiunea radiaţiei solare şi în prezenţa clorofilei, în plante au loc reacţii fotochimice complexe care duc la sinteza din molecule organice, glucidelor, cu un grad sporit de complexitate. Biomasa vegetala este si principala ,,materie prima’’ a unei surse de energie deosebit de importantă şi anume a rocilor organogene combustibile, dintre care cele mai insemnate sunt cărbunii, petrolul şi gazele naturale. Cărbunii provin din transformarea chimica, in diferite grade, a acumularilor de materii vegetale depuse in ape marine, salmastre sau dulci. Sub actiunea factorilor mentionati, materialul vegetal sufera modificari caracterizate prin cresterea continutului de carbon si scaderea continutului de hidrogen, apa, oxigen si compusi

3

volatili. Dupa gradul de incarbonizare se disting diferite sorturi de cărbune: turbă, lignit, cărbune brun, huila, antracit. In faza geochimică, presiunea si temperatura au ridicat calitatea carbunelui. Petrolul şi gazele naturale s-au format in urma unui proces complex de acumulare, degradare si distilare a biomasei animale si vegetale in conditii de anaerobioza, la presiuni şi temperaturi deosebit de ridicate. Petrolurile variază după natura hidrocarburilor (hidrocarburi parafinice, naftenice, aromatice etc), după compuşii cu sulf, azot şi după sarurile diferitelor metale cu acizii organici care intra in componenta lor.

GPL (gazele petroliere lichefiate) sunt un amestec de hidrocarburi mentinute in stare lichefiata sub presiune, ce poate fi utilizat in faza gazoasa drept combustibil.

GPL include in principal doua feluri de gaz: butan si propan. Butanul este distribuit in butelii mici, fiind un gaz de presiune mica ce poate fi folosit

in interior, deoarece temperatura de vaporizare este peste 0,5° C. Propanul pe de alta parte este un gaz de presiune ridicata ce poate fi distribuit si stocat

atat in butelii mici cat si in rezervoare de mare capacitate. Propanul poate fi folosit la temperaturi scazute, vaporizand pana la -42° C. Carbunele, petrolul si gazele naturale formeaza grupa asa-numitilor combustibili fosili sau clasici. Energia eoliană sau a vânturilor rezultă din deplasarea maselor de aer determinata de diferentele de presiune care apar intre diferite zone ale atmosferei datorate incalzirii inegale, neregularitatii suprafeţei Pământului din care rezultă gradienţi de temperatură şi presiune, ca urmare a rotaţiei Pământului. Vânturile sunt în general inconstante, atat ca intensitate cat si ca durata. Energia cursurilor de apă (hidraulica). Un volum insemnat din apa evaporata sub influenta radiaţiei solare, în special de pe enormă suprafaţa a Oceanului Planetar, este dus de curentii de aer deasupra uscatului, unde se condensează şi cade sub forma de precipitaţii. O parte se evapora, alta este utilizata de plante si animale, iar restul se scurge sub influenţă gravitaţiei fie pe suprafata uscatului (paraie, rauri, fluvii), fie subteran,intorcandu-se in Oceanul Planetar din care s-a evaporat, realizând astfel circuitul hidrologic. Energia valurilor. Valurile sau “hula” sunt produse de vânturi şi se amplifica sub acţiunea continua a acestora, propagându-se pe suprafeţele uriaşe ale Oceanului Planetar sub forma unor mişcări ondulatorii ce afectează însă numai stratul superficial de apă. Energia curenţilor. Dintre mişcările aperiodice ale apelor, cele mai interesante sunt marile sisteme de cureni care antrenează apele de suprafaţă ale Oceanului Planetar intr-o ampla şi complexă mişcare. Energia termică a mărilor. Suprafaţa Oceanului Planetar are, datorită radiaţiei solare, in special in zonele tropicale si ecuatoriale, o temperatura mai ridicată decât cea din adâncime, provenită din regiunile polare. Diferenţa de temperatura ‘’pe verticală’’ poate fi utilizată pentru a obţine energie termică. Energia musculară a omului şi a animalelor se datorează tot energiei solare care asigura hrana şi apa necesară pentru realizarea ei. Energia mărilor include energia valurilor, a curenţilor, energia termică a marilor si cea a mareelor. In afara de factorii astronomici, mareele sunt amplificate si de o serie de factori locali, datorita reflexiei si interferentei undelor in marile puţin adânci.

4

Energia geotermică este determinată de magma din interiorul Pamantului care se apropie, în anumite zone de suprafata. Cele mai interesante sunt cele din vecinatatea contactului intre placile intercontinentale, caracterizate de o intensa activitate vulcanica. Energia nucleara care poate fi valorificata prin fisiunea nucleara si prin fuziunea nucleelor uşoare. Din cele prezentate rezulta ca sursele de energie isi au geneza in energia solara, mişcarea astrelor, geotermia si energia nucleara. Ţinând seama ca energia solara se datorează procesului continuu de fuziune nucleara ce are loc in Soare, iar geotermia procesului de fisiune nucleara din interiorul Pământului, rezultă că, în final sursele de energie provin din energia nucleară şi din mişcarea astrelor.

1.3. Succesiunea valurilor energetice

Cresterea nivelului cunoştinţelor de-a lungul timpului a determinat o evoluţie a tehnicii si dorintei de crestere a nivelului de trai al oamenilor, conducând la crearea conditiilor realizării substituirii unor forme de energie cu altele.

1.3.1. Evoluţia succesivă a valurilor de energie in lume In zorii umanitatii prima sursa de energie a constituit-o lemnul utilizat pentru foc, care

asigură caldura şi lumina nocturnă. La început focul a provenit din surse naturale (incendii de pădure provocate de trasnet sau fenomene vulcanice) si care era intretinut zi si noapte. Apoi omul primitiv a invatat sa faca focul fie încălzind prin frecare materii combustibile, fie aprinzandu-l prin scantei obtinute prin lovire, fara sa se poata preciza cand a avut loc aceasta si care din cele doua metode a fost prima. Energia mecanica a omului primitiv era furnizata in special de forţa umană. Aceasta a constituit sursa principală de energie in toata perioada urmatoare in care, pe masura imbunatatirii si diversificarii uneltelor, colectivitatile umane au trecut de la faza de culegator la cea de vanator, pastor si agricultor. Treptat au inceput sa fie utilizate si alte forme de energie. Astfel, energia vanturilor a fost folosita in navigatie. Vela patrata era sustinuta de un catarg bipod, putandu-se folosi din aceasta cauza numai vantul din spate, forta principala de deplasare a navelor fiind asigurata de vaslasi. În Antichitate, perioada în care s-au pus bazele fizicii, s-au perfectionat o serie intreaga de unelte (parghiile, scripetii, roata, planul inclinat), ceea ce a permis cresterea randamentului fortei umane care reprezenta principala sursa de energie mecanica. Forţei umane i s-a adăugat forţa animalelor domesticite, dar aceasta a fost mai putin folosita decat se crede datorita faptului ca, necunoscand anatomia animalelor, hamurile realizate nu permiteau decât utilizarea unei mici părţi din forta acestora. Astfel, marile construcţii ale antichitatii au fost realizate prin folosirea masiva a forţei umane a sclavilor. În această perioadă au apărut şi roţile hidraulice; primele originare probabil în Mesopotamia, erau cu ax vertical şi puse în miscare de energia cinetica a apei. Romanii au trecut la folosirea rotilor de apa cu ax orizontal, cu cupe, care s-au impus in continuare. Iluminatul s-a îmbunătăţit prin arderea grăsimilor vegetale şi animale în opaiţe. Acest cadru relativ static se prelungeşte multe secole după căderea Imperiului Roman, pana in perioada Renaşterii in care descoperirile geografice si formarea statelor naţionale au avut ca rezultat îmbunătăţirea condiţiilor economice generale. Nivelul producţiei depindea însă în

5

continuare de forţa umană şi de cea animală, utilizată însă mult mai raţional, precum şi de energia eoliana şi de cea hidraulică care joacă un rol crescând în faza preindustrială. Utilizarea roţilor de apa in industria siderurgica, in cea textila si pentru macinarea cerealelor devine elementul determinant pentru dezvoltarea multor zone ale Europei . Acest cadru sufera o schimbare radicala, cu mari consecinte pe plan economic si social, odata cu aparitia masinii cu abur. Datorită limitărilor impuse de sistemul de transport, primele fabrici au fost amplasate în vecinătatea sursei de energie, constituita la început de lemnul pădurilor şi apoi de minele de cărbune.

Figura 1.1. Scara evoluţiei umane

Din figura 1.2 se observă că în a doua jumătate a secolului XIX rolul dominant îl are o singură sursă de energie primară şi anume cărbunele. Accelerarea progresului de inovare tehnologică a determinat apariţia altor masini care sa permita transformarea energiei termice in energie mecanică. O poziţie de prim plan în acest domeniu o are motorul cu explozie care prezinta un randament mai ridicat si o flexibilitate mai mare decat masina cu abur.

Aus. Africanus Boisei Habilis Erectus Néandertal Sapiens Sapiens Afarensis Robustus

6

Fig. 1.2. Succesiunea valurilor din principalele forme de energie

Dezvoltarea rapidă a motorului cu explozie a condus la afirmarea unui alt combustibil şi anume petrolul. Până atunci utilizarea lui era limitată de o serie de obstacole tehnice şi economice. Petrolul, spre deosebire de cărbune, nu poate fi utilizat ca atare, trebuie sa fie rafinat, astfel ca faza de extractie este separata de cea de rafinare. Pana la aparitia motorului cu explozie, din produsele de rafinare erau folosite numai petrolul lampant si unele derivate care aveau utilizare neenergetica (lubrifianti, vaselina), benzina fiind considerata un produs nedorit si periculos. Aparitia motorului cu explozie a schimbat radical aceasta situatie, dand in secolul XX un impuls rapid utilizarii petrolului care se substituie treptat carbunelui. Turbina cu gaze, brevetată din 1791 de J. Barber, a inceput sa fie construita în 1903; Stolze a inventat in 1872 o turbina cu compresor axial. Problemele puse de materialele care trebuiau sa reziste conditiilor de functionare au facut ca acestea sa capete raspandire abia din deceniul 4 al secolului nostru. O alta mare descoperire a secolului XIX o reprezinta electricitatea. Unele manifestari ale sale au fost cunoscute din antichitate. O serie de experiente si descoperiri efectuate in secolele XVI, XVII si XVIII nu au avut urmari practice, dar au creat premisele dezvoltarii bazei teoretice a electricitatii, in secolul urmator. Sunt imaginate numeroase tipuri de motoare electrice, dar aplicatiile electricitatii nu s-au putut raspandi din lipsa unui generator puternic de energie electrica; pilele electrice, descoperite inca in 1800 de Volta, erau surse de energie slabe si nepractice. Dinamul Gramme a insemnat un pas decisiv. Cu tot succesul iniţial al curentului

Ponderea diferitelor forme de energie in timp

0

20

40

60

80

100

120

Epoca primitiva Antichitate Epocaprecapitalista

Epoca capitalista Epoca capitalista

EolianLemnForta umana si animalaEnergie nuclearaGazePetrolCarbuneHidro

7

continuu, alternatorul construit de S.Z. de Ferranti si W. Thomson s-a impus datorită posibilităţii mult mai economice şi comode de transport la distanţa şi de distribuţie a curentului alternativ la diferiti consumatori, prin utilizarea transformatorului electric descoperit de L.Gaulard in 1884. Utilizarea energiei electrice a capatat o larga raspandire, fiind construite numeroase centrale termoelectrice cu turbine cu abur, precum si centrale hidroelectrice.

Fig. 1.3 Succesiunea valurilor de energie primara in lume

Cercetarile in domeniul atomului, incepute in acest secol au permis utilizarea unei surse deosebit de importante si anume a energiei nucleare. In prezent este folosita o prima etapa bazata pe fisiunea nucleelor grele care sunt scindate in doua sau mai multe nuclee usoare. In reactiile de fisiune se elibereaza energie care apare in final sub forma de caldura. Centralele nuclearoelectrice utilizeaza aceasta caldura pentru producerea energiei electrice, reactorul nuclear inlocuind cazanul centralelor termoelectrice. O utilizare mai completa a energiei nucleare se poate obtine prin fuziunea nucleelor usoare, in special a celor de deuteriu, ceea ce ar permite obtinerea unei cantitati mult mai mari de energie. Fuziunea nucleara este inca in faza de experimentare.

O perioada îndelungată, care a durat mii de ani, de la începutul dezvoltării omului şi până în secolul XVIII- se caracterizeaza prin folosirea produselor curente ale naturii, in special lemnul padurilor, forta umana si animala, vantul si energia apelor. Din secolul XVIII, valuri succesive de descoperiri tehnice au pus in valoare noi surse de energie intr-un ritm din ce in ce mai rapid. Astfel, dupa ce lemnul a fost dominant mii de ani, urmeaza carbunele, combustibilul principal in secolul XIX, apoi petrolul, gazele naturale si energia nucleară, care ajung sa depaseasca consumul de carbune. Energia electrica, obtinuta prin transformarea surselor de energie primara, s-a afirmat cu o deosebita vigoare, in toate domeniile, datorita calitatilor sale.

1.3.2. Evolutia succesiva a valurilor de energie in Romania

Multe din substanţele utile existente pe pământul românesc sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. Folosirea acestora de catre populatia autohtona este atestata în scrieri ale anticilor si de numeroasele descoperiri arheologice. Exploatarea combustibililor minerali si producerea de energie electrica au fost activitati industriale aparute de timpuriu pe teritoriul Romaniei, la sfirsitul secolului XVIII pentru carbune, in anul 1857 pentru exploatarea petrolului (prima tara din lume cu o productie inregistrata in statisticile internationale), 1882 pentru producerea energiei electrice in termocentrale, 1886

-0.10

0.10.20.30.40.50.60.70.8

1850 1900 1925 1950 1975 2000 2015 2050

Lemn

Carbune

Petrol

Gaze naturale

En nucleara

En solara si fuziune

8

pentru producerea energiei electrice in hidrocentrale (a treia hidocentrala din lume) si 1909 pentru exploatarea gazelor naturale (prima din Europa). Cerinta de energie a condus la utilizarea unor noi forme de purtatori de energie de-a lungul veacurilor. Folosirea păcurii pentru iluminat este semnalată în anul 1400 când mănăstirea Bistriţa a cumpărat pentru exploatare “puţurile de păcură“ de la Luncăceşti Moldova. Revoluţia industrială începută în Anglia conduce la deschiderea în anul 1790 a primelor mine de carbune la Anina, Doman si Secu , pentru exploatarea carbunelui in scopul producerii de energie in atelierele mestesugaresti. Pe baza unor experiente de laborator realizate de chimistul Mihai Alexe si farmacistul curtii domneşti Hege s-a reusit obtinerea “gazului” de lampa, rafinat cu o solutie de soda caustica in anul 1856. Romania este prima tara din lume cu o productie de titei oficial inregistrata in statisticile internationale in anul 1857 (inaintea SUA 1859; Rusiei 1860), cu o productie de 275 t. Tot in acest an intra in functiune rafinaria Mehedinteanu din Ploiesti care distila titeiul obtinut din zacamintele amplasate in jurul Ploiestiului, in scopul iluminarii. Procedeul de rafinare folosit de acesta rafinarie se baza pe “reteta”obtinuta in 1856 de Mihai Alexe. Bucurestiul, in anul 1857 devenea primul oras din lume iluminat public cu petrol lampant obtinut la Ploiesti. Folosirea unor sisteme de concepţie românească în forarea şi exploatarea ţiţeiului, cu mult înaintea folosirii lor în alte colţuri din lume: -până în 1867: gropi şi şanţuri de acumulare, puţuri de mână cu crivac, “hecna” cu cal; -în anul 1867 - prima sondă forată mecanic cu prăjini din lemn si sapa tip burghiu. Anul 1882 aduce construirea primei termocentrale din Romania la Bucuresti, pentru producerea energiei electrice, iar in 1896 prin hidrocentrala din Romania, construita pe riul Sadul in judetul Sibiu ( a treia hidrocentrala din lume). Construirea unor motoare cu explozie folosite pentru forarea sondelor care foloseau ca si combustibil gaze petroliere s-a realizat in 1906. Descoperirea gazelor naturale s-a realizat in anul 1909 la Sarmasel, judetul Mures, care a constituit punctul de plecare al acestei industrii. Dupa construirea primei conducte de transport gaze naturale in anul 1911-1913, Romania devenea prima tara din Europa care folosea gaze naturale in domeniul industriei, iar orasul Turda (1915) al doilea oras din lume iluminat cu gaz natural. Daca pina in anul 1950, utilizarea carbunelui, petrolului, gazelor naturale, energiei electrice era relativ redusa, dar mult mai extinsa decit multe tari din lume, Romania fiind intre primele 5 locuri din lume in ceea ce priveste producerea si consumul de energie primara din lume, dupa aceasta data s-a produs o crestere semnificativa a consumului si producerii de energie primara, generata de politica de industrializare a tarii., Romania continua sa fie un important producator de energie primara din Europa si lume. Relatia existenta intre resursele de energie primara, dezvoltarea tehnologica, economia, cresterea cerintelor in ceea ce priveste confortul si mediul a condus la aparitia “valurilor” succesive de energie primara de-a lungul timpului. Daca carbunele a fost deschizatorul acestor valuri (exceptând lemnul care a fost mai putin utilizat in scopuri industriale), au urmat apoi petrolul, gazele naturale. Viitorul probabil ne va aduce noi schimbari in ponderea energiei primare utilizate. Se poate observa ciclul - determinat de utilitatea marginala a fiecarui in

9

contextul tehnologie-economie-ecologie - care caracterizeaza fiecare forma de energie regenerabila:

- pătrunderea in grupa formelor de energie utilizata;

- convingerea de avantajele in contextul anterior amintit;

- punctul de maxim;

Fig. 1.4. Evolutia valurilor succesive de surse de energie primara in Romania

-declinul, determinat de aparitia altor purtatori de energie cu avantaje în noul context (tehnologie-economie-ecologie). Analizând fig. 1.4. se poate observa rapiditatea cu care unele surse de energie primară au fost substituite de altele, mult superior ritmului pe plan mondial, ceea ce arata aportul Romaniei la dezvoltarea energeticii mondiale. Succesiunea valurilor de energie primara folosita, este de asemenea superioara celei din plan european. Daca carbunele a detinut ponderea intre anii 1790 si 1860, el a pierdut teren in fata unei noi resurse – petrolul - care in noul context tehnologic (aparitia motoarelor cu ardere interna etc.), economic, l-a substituit in mare parte. Punctul de maxim a fost atins la sfârsitul secolului XIX-lea, inceputul secolului XX-lea, fata de maximul atins pe plan mondial doar in anul 1975. Avantajele conferite de gazele naturale, atât sub aspect economic cât şi sub aspect ecologic, a condus la substituirea altor combustibili şi impunerea acestui combustibil pe piaţa româneasca, punctul de maxim atingndu-se în 1982. Se poate deduce rolul de pionierat jucat de Romania si contributia adusa in dezvoltarea “energeticii” mondiale. Daca din punct de vedere al utilizarii resurselor de hidrocarburi, Romania a devansat ceea ce s-a întâmplat pe plan mondial, în utilizarea centralelor nuclearo-electrice România a ramas mult în urma, doar în anul 1996 punându-se în funcţiune primul reactor al unei centrale nuclearo electrice (la 45 de ani după prima centrala construită în lume). Vechimea sectoarelor de activitate din domeniul energetic: exploatarea carbunelui 309 ani, exploatarea petrolului 142 ani, producerea de energie termoelectrica 116 ani, producerea de energie hidroelectrica 103 ani şi extracţia gazelor naturale 90 ani, face ca industria energetica Românească să candideze la unul din locurile de “senior” al Europei şi chiar al lumii, în ceea ce priveste industria energetica..

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050

Linear (Carbune)

Poly. (Petrol)

Poly. (Gaze naturale)

Linear (En. Nucleara)

10

1.4. Rezerve, resurse şi consum de energie

Cerintele mereu crescande de energie, determinate de dezvoltarea economica, au impus o activitate sustinuta de studiere si inventariere a rezervelor de energie primara. Inainte de a indica marimea si repartizarea geografica a rezervelor de energie primara cunoscute astazi, trebuie sa se faca diferentierea intre resurse, rezerve si potential. Termenul resursa de energie defineste cantitatea globala de purtatori neregenerabili de energie primara, in special combustibili fosili si uraniu. Termenul rezerva de energie se refera la acea parte din resurse care poate fi valorificata la nivelul actual al tehnologiei si la un pret de cost acceptabil. Resursele mai poarta denumirea de rezerve geologice, iar rezervele propriu-zise, de rezerve industriale. Termenul potential se refera la energiile regenerabile si exprima cantitatea medie anuala ce poate fi obtinuta de la fiecare forma de energie in parte. Potentialul se imparte in : -potential teoretic, care reprezinta cantitatea totala a formei de energie respective, considerand un randament de transformare de 100: -potential tehnic, ce se refera la partea din potentialul teoretic ce poate fi valorificata prin utilizarea tehnologiilor actuale; -potentialul economic, care indica partea din potentialul tehnic ce poate fi valorificata, la un moment dat, in conditii economice. Rezervele si potentialele mondiale de energie se cunosc pentru purtatorii utilizati intens si de mult timp (combustibili fosili, energie hidraulica); pentru celelalte forme de energie s-au facut estimari globale si s-au evidentiat zonele cele mai favorabile de utilizare. Rezervele de combustibili fosili Sistemul de clasificare. Evaluarea resurselor de combustibil se bazeaza pe lucrari de prospectiuni si exploatare care urmaresc identificarea zacamantului, conturarea suprafetei lui, precizarea structurii sale, stabilirea marimii resursei si determinarea caracteristicilor calitative ale combustibilului. Cu toate ca experienta acumulata in lucrari de explorare si exploatare a permis sa se stabileasca formatiile geologice in care s-ar putea gasi un zacamant, pentru elucidarea tuturor aspectelor este necesar sa se efectueze un amplu program de studii geologice, paleontologice, prospectiuni geofizice, foraje, lucrari miniere s.a.[1]. Clasificarea resurselor de combustibil se bazeaza pe gradul de explorare si studiere al zacamantului. Studiile efectuate permanent pentru identificarea resurselor de combustibili fosili determina o continua schimbare a categoriilor de rezerve, acestea trecand din posibile in probabile, din probabile in sigure, din nedescoperite in identificate s.a.m.d. Un indice caracteristic al marimii rezervelor il constituie numarul de ani in care rezervele se epuizeaza la nivelul constant de exploatare al ultimului an.

11

Clasificarea generala a principalilor combustibili

Starea de agregare

Combustibili naturali Combustibili artificiali Combustibili

sintetici

Combustibili solizi

paie lemn turba carbune brun carbune brun huilos huila antracit sisturi combustibile

mangal semicocs cocs de carbune cocs de petrol brichete de carbune deseuri combustibile(rumegus, talas, coji de seminte, puzderii, etc.)

combustibili pentru rachete

Combustibili Lichizi titei (petrol)

benzina petrol lampant petrol pentru tractoare petrol pentru reactoare motorina combustibil pentru calorifere pacura gaze lichefiate

benzina izopropil-benzen neohexan alchilati metanol combustibil pentru rachete

Combustibili gazosi

gaze naturale gaz de sonda

gaze de furnal cocserie semicocserie generator rafinarie

hidrogen

Numarul de ani in care s-ar epuiza rezervele mondiale sigure de carbune la nivelul actual al extractiei depaseste 200 de ani aproape in toate continentele. Tinand seama ca rezervele sigure reprezinta o cota redusa din resursele totale de carbune, rezulta ca acest combustibil ar mai putea asigura cerintele o perioada indelungata. Rezervele de carbune sunt repartizate neuniform, astfel, numai SUA si fosta URSS detin impreuna aproape jumatate din rezervele mondiale. Zacaminte importante mai sunt in China, Australia si Republica Sud-Africana. Tarilor OCDE, cele mai dezvoltate din punct de vedere economic, le revin 42% din rezervele mondiale, ceea ce ar asigura utilizarea lor, la nivelul actual, timp de 250 de ani [1]. In Romania zacamintele de lignit se extind ca o banda de la est la vest, de-a lungul sudului tarii, intinzindu-se din Oltenia in vest de-a lungul colinelor de la poalele Carpatilor de Sud pina dupa Ploiesti, rezervele formeaza un singur zacamint dar din cauza falierilor considerabile sunt exploatate minier in trei bazine. Cantitatea estimata este 3 mld t metrice [2], rezerve care pot asigura utilizarea cca. 81 de ani.

12

In ceea ce priveste rezervele de huila acestea se gasesc in mai multe zone din tara, in Banat, NV Romaniei, centrul tarii, acestea fiind estimate la 750 mil. t metrice [2], rezerve accesibile in prezent pot asigura utilizarea lor la nivelul actual timp de 180 de ani.

Analizind datele din tabelul 1.1. putem observa pozitia Romaniei, in ceea ce priveste rezervele sigure de carbune fata de cele ale lumii, Europei si a tarii cu cele mai mari rezerve din Europa.

Rezervele de carbune aflate in evidenta nationala sunt urmatoarele: - Huila 721 mil.tone; - Carbune brun 65 mil.tone; - Lignit 3.400 mil.tone. In anul 2005, productia neta de carbune a fost de circa 31 mil.tone, din care circa 28

mil.tone lignit si circa 3 mil.tone huila. Rezervele sigure de petrol sunt mult mai mici decat cele de carbune, ele epuizandu-se, la nivelul actual al consumului, in 43 de ani. Din aceasta cauza, lucrarile de prospectiune pentru identificarea de noi rezerve de combustibili a fost orientata in mod deosebit asupra petrolului, ceea ce a condus la cresterea rezervelor sigure.

Rezervele de petrol sunt repartizate si mai neuniform decat cele de carbune. Astfel, Orientul Apropiat detine doua treimi din rezervele mondiale. Tarilor membre OPEC le revin 81.8% din rezervele mondiale. Tarile OCDE, cele mai dezvoltate economic si cu cel mai mare consum de produse petroliere, poseda doar 5.7 % din rezervele mondiale suficiente, doar pentru 9 ani. In aceste tari productia proprie de petrol este cu totul insuficienta, ele fiind obligate sa importe mari cantitati. Zacamintele petrolifere in Romania, se intind spre sud de la poalele sudice ale Carpatilor Meridionali, spre este de la poalele Carpatilor Orientali (zona Bacau si Moinesti), in Bazinul Panonic si platoul continental al Marii Negre, insumind cca. 450 zacaminte. Rezervele estimate de petrol sunt de 200 mil t, care pot asigura utilizarea lor timp de 20 de ani. Romania, tara, cu ceea mai veche industrie de extractie a petrolului din lume, detine in continuare rezerve sigure apreciabile tabelul 1.2., detinind 8% din rezervele sigure de petrol ale Europei, iar rezervele romanesti reprezinta 16% din cele ale tarii europene cu cele mai mari rezerve (Norvegia). Rezevele de gaze naturale sunt de asemenea, repartizate neuniform, fiind concentrate in special in fosta URSS si in Orientul Apropiat, unde totalizeaza peste 70% din rezervele mondiale. Tarile cu cele mai mari rezerve sunt Rusia, Iran, Kuweit, Arabia Saudita, SUA, Venezuela si Olanda. Tarile OCDE dispun de 9,0 % din rezervele mondiale, suficiente pentru a acoperi productia actuala timp de 15 ani. Tarilor OPEC le revine o cota mai ridicata, de 40%, mai mica insa decat cea aferenta rezervelor de carbune. Pe ansamblu, la nivelul productiei din anul 2005, rezervele de gaze naturale cunoscute in prezent sunt suficiente pentru 14 ani. In Romania, zacamintele de gaz pot fi impartite in 2 categorii cu caracteristici foarte diferite. Zacamintele de gaz neasociat si petrolifere situate in Cimpia Panonica, Moldova, Oltenia, Zona Ploiesti. Rezervele recuperabile sunt de 185 mld mc, care in conditiile actuale de exploatare ar asigura gazele pentru o perioada de 14 ani.

13

Romania detine in continuare rezerve apreciabile de gaze naturale, situind-o pe locul al IV-lea in Europa, detinind 2,7% din rezervele sigure de gaz ale Europei . Rezervele mondiale de uraniu sunt putin cunoscute, atat din cauza ca cercetarea lor sistemica a inceput mai tarziu, cat si secretului pastrat in jurul acestor informatii datorat utilizarii lor militare . Rezervele de uraniu sunt grupate in rezerve sigure si rezerve aditionale; acestea din urma includ rezervele probabile si cele posibile. Toate aceste rezerve se dau in tone uraniu natural si se estimeaza a avea un pret mai mic de 130 $/t. Productia mondiala a fost de 32 171 tone (continut in uraniu), fiind realizata in special de urmatoarele tari: Canada -9178 t, Republica Sud - Africana - 3385 t Niger - 2190 t, Uzbekistan - 2600 t , Rusia -2300 t , Kazahstan - 2110 t, Australia - 2256 t Franta - 1734 t, SUA - 1190 t [1]. Consumul de uraniu in scopuri energetice se determina pe baza productiei de energie electrica. In Romania in anul 1950 a inceput exploatarea primului zacamint de uraniu in muntii Apuseni, urmind apoi inceperea exploatarii unui al doilea zacamint in muntii Banatului, in momentul de fata ambele fiind epuizate. Rezervele de minereu de Uraniu se estimeaza la circa 7,5 mil. tone1 [2], care in conditiile actuale de exploatare ar asigura uraniu pentru o perioada de 120 ani, conditiile actuale (tehnologia actuala) de exploatare. Este procesat si depus in stoc combustibilul nuclear necesar pentru functionarea pe o durata de 30 de ani a unui grup energetic de la centrala nuclearoelectrica de la Cernavoda.

Rezervele de Uraniu prezinta interes deosebit pentru economia nationala, avand in vedere programul nuclear in derulare. In prezent, productia de minereu este de 61 mii tone/an, procesat la Uzina de la Feldioara pentru combustibil nuclear si utilizat pentru functionarea Unitatii I a CNE Cernavoda. Energia cursurilor de apa este utilizata practic in totalitate pentru producerea energiei electrice. Din aceasta cauza potentialul hidroenergetic se exprima intr-o marime caracteristica centralelor electrice, respectiv productia de energie electrica data in kWh. Potentialul hidroenergetic se refera numai la energia cursurilor de apa ale uscatului, fara a lua deci in considerare enormele si variatele forme de energie ale marilor si oceanelor. Dintre diferitele categorii de potential hidroenergetic, cel care intereseaza cel mai mult este potentialul tehnic amenajabil care reprezinta capacitatea de productie medie anuala a tuturor hidrocentralelor care s-ar putea amenaja pe cursurile de apa ale Pamantului. Potentialul economic amenajabil, ce reprezinta partea din potentialul tehnic care se justifica economic, este variabil in timp, depinzand de numerosi factori cum sunt: costul combustibililor, investitia in centrale electrice alternative, rolul amenajarilor in gospodarirea apelor, capitalurile disponibile etc. In Romania incepind cu ani ‘70 s-a demarat un puternic program de amenajare a bazinelor hidrografice si construirea centralelor hidroelectrice, care a condus la amenajarea a cca. 40% din potentialul hidroenergetic. Romania nu se situeaza printre tarile cu un potential hidroenergetic mare, el reprezentind doar 0,2% din cel european.[11]

Potentialul hidroenergetic tehnic amenajabil al tarii este de 36 TWh/an. Potentialul hidroenergetic economic amenajabil este estimat la 23-25TWh, cu o putere instalata de circa 8000 MW.

1 POLITICA ENERGETICA A ROMANIEI IN PERIOADA 2006 – 2009

14

In anul 2005 nivelul de valorificare a atins circa 80% din potentialul economic amenajabil si sunt in executie amenajari hidroenergetice insumand o putere instalata de circa 600 MW, cu un potential de productie de 1.870 GWh/an.

1.5. Formele de energie ale viitorului Eficienţa utilizării energiilor regenerabile este strâns legată de valoarea investiţiilor,

durata de utilizare si de preţul combustibililor fosili utilizaţi. În special acest din urma aspect este de foarte mare importanta până nu de mult el fiind

subvenţionat de stat, în el neregăsindu-se cheltuielile suplimentare generate de poluarea aferenta în domeniul sănătăţii publice, al agriculturii, silviculturii si în special cheltuieli militare care se ridica anual în cazul SUA la cca. 15-50 miliarde de dolari, care reprezintă costurile legate de protecţia petroliere ce se încarcă în zona Golfului.

Conservarea energiei prin utilizarea resurselor regenerabile poate fi practicata de oricine si în primul rând în casele noastre. Problema nu este ca noi utilizam energie ci cum o producem. Se apreciază că metodele actuale de producere ale energiei sunt cele din sec. XVIII îmbunătăţite doar treptat cu trecerea timpului.

Considerăm că panourile fotovoltaice vor fi forţa motrică a revoluţiei energiei solare industriale si care va lăsa în umbra ei epoca întunecata a revoluţiei industriale produsa de combustibilii fosili.

Începuta cu cca. 30 de ani în urma, utilizarea energiilor regenerabile în special a energiei solare, eoliene, apelor geotermale si a mareelor, provocata de prima criza a petrolului din 1972, a ajuns în prezent sa reprezinte un procent important din balanta de furnizare a energiei în multe tari ce poseda potenţial in acest domeniu, printre care citam:

1) Suedia : hidro 55%, 2) Islanda : hidro 17%, geotermala 55% 3) Elvetia : hidro 43% 4) Turcia : biomasa 9%, geotermala 1% 5) Germania : eoliana 40% din capacitatea mondiala

În aceste ţări se depăşeşte cu mult pragul propus prin Directivele UE până în anul 2010 în domeniul utilizării energiilor regenerabile de 12%, legat si de respectarea prevederilor protocolului de la Kyoto.

În România au existat preocupări în domeniul utilizarii energiei solare (colectoare solare cu serpentina de Cu, pe litoral), energiei vântului (Ploieşti, Sf. Gheorghe), energiei geotermale (în special in Ardeal).

În lipsa preocuparii si a intretinerii corespunzatoare, aceste instalatii au fost practic abandonate. Pentru anul 2005 s-au fixat prin lege, în sarcina producatorilor de energie electrica procente din producţia anuală ce urmează a fi realizate cu utilizarea energiilor regenerabile (de exemplu 0,7% utilizând energie solară).

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

În fiecare oră pământul primeşte 1014 kWh de energie solară. Circa 1-2% din energia solară se transformă în energie eoliană. Acest indiciu întrece de 5-10 ori cantitatea energiei transformată în biomasă de către toate plantele Pământului. Energia eoliana are potentialul tehnic

15

amenajabil estimat la 30 000 Twh/an. Ea poate fi utilizata pentru a obtine energie mecanica sau energie electrica folosind turbine eoliene. Studii şi analize de specialitate privind sursele energetice eoliene exploatabile demonstrează că potenţialul eolian al României este de circa 14.000 MW (putere instalată), care poate furniza o cantitate de energie de aproximativ 8 TWh/an. Analiza datelor meteoclimatice şi investigaţiile pe teren au condus la identificarea de amplasamente cu potenţial energetic eolian favorabil pentru realizarea de centrale eoliene cu performanţe tehnico-economice ridicate.

Valorificarea potenţialului energetic eolian, în condiţii de eficienţă economică, impune folosirea unor tehnologii şi echipamente adecvate (grupuri aerogeneratoare cu putere nominală de la 750 kW până la 2.000 kW).

Pe plan mondial, "energetica vântului" se găseşte într-o etapă de "maturitate tehnologică" însă, în România, ponderea energiei electrice din surse eoliene în balanţa energetică rămâne deocamdată sub posibilităţile reale de valorificare eficientă a acestora.

Energia solara oferită de Soare Pământului în fiecare secundă este 180.000 Terawati. Prin comparaţie: conform statisticilor ONU, toata umanitatea consuma 13 terawati in industrie, trafic, acasa, in agricultura. Noi folosim surse murdare (carbune, petrol, gaze naturale) pentru a acoperi nevoile noastre. Aceste surse contin de asemenea si energie solara – lumina solara acumulata prin fotosinteza acum milioane de ani. Ele sunt scumpe, epuizabile, polueaza planeta noastra si favorizeaza dezvoltarea razboaielor.

Energia solara - soarele trimite catre pamânt un flux de energie care corespunde unei puteri de 170 miliarde MW. Daca s-ar captura numai 0,1% din aceasta energie pentru o populatie de cca. 6 miliarde de oameni (anul 2000), ar reveni fiecarui locuitor o ptere de 30 kW, cu o durata de 4-5 ore zilnic, s-ar putea produce cca. 50.000 kWh pentru fiecare locuitor (fata de cca. 3.000 kWh produsi in prezent). Din pacate energia solara prezinta o serie de dezavantaje: concentratia de energie solara este mica, iar captarea ei se face greu, cu cheltuieli mari si este distribuita neregulat in timp si pe suprafata planetei.

Neglijam darul solar generos, care este de inalta calitate (transformabil eficient in orice forma de energie, precum caldura, electricitatea, energia chimica), care este absolut curat, etern (pentru urmatoarele 7 miliarde de ani), de multe ori depasind nevoile umanitatii, si in plus este gratis pentru toata lumea.

Energia solara este cea mai la îndemâna sursa pentru eliminarea folosirii combustibililor fosili. Din fluxul solar total de peste 1011MW pe care-l radiaza soarele spre pamânt, cca.60% este reflectat de paturile superioare ale atmosferei numai 40% patrunzand in atmosfera unde se mai reflecta cca. 9,5%; rezulta ca la suprafata pamîntului ajunge cca. 20%, din fluxul total solar cu o densitate de captare variabila functie de anotimp, cantitatea anuala captata la pozitia geografica a tarii noastre prin care trece paralela 45, fiind apreciata la 800-1000 kwh/m2 an.

Energia solară se clasifică în: - energia termosolară (conversiunea termică) este transformarea directă a radiaţiei solare

în energie termică (căldură). Stocarea energie este realizată de unele substanţe lichide, solide şi gazoase, numite substanţe de lucru. Energia termică acumulată poate fi folosită direct prin încălzire, uscare, sau indirect printr-o conversiune secundară în alt tip de energie mecanică sau electrică;

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

16

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

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

- energia fotovoltaică este energia electrică obţinută din energia soarelui prin intermediul elementelor fotovoltaice. Energia se obţine datorită efectului fotogalvanic, care se bazează pe specificul siliciului de a elimina o cantitate mică de energie la contactul cu lumina solară. Există şi alte tipuri de materiale cu asemenea calităţi, însă siliciul este prioritar deoarece este uşor accesibil şi constituie 28% din scoarţa terestră.

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

Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanţelor organice în mediu umed şi lipsă de oxigen. Componentul de bază a biogazului este metanul. Primele descrieri a biogazuluisunt efectuate de către Volta la sfârşitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaştină. Procesul de formarea biogazului, fermentarea anaerobă, are loc la temperaturi între 20-45°C în prezenţa a două specii de bacterii: - Bacilus cellulosae methanicus, responsabil de formarea metanului, şi - Bacilus cellulosae hidrogenicus, responsabil de formarea hidrogenului. Ulterior aceste două specii au fost reunite sub denumirea comună de methano-bacterium. Ca materie primă la formarea biogazului serveşte biomasa, ce reprezintă materiale vegetale reziduale. Celuloza este principalul component a materiei organice utilizate la formarea biogazului. Conţinutul celulozei în materia organicăeste de circa 50%. Dintre alte componente putem menţiona plantele acvatice, algele, resturile animaliere etc.

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

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

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.

17

Biogazul, comparativ cu metanul pur, are o putere de 25 MJ/ml, din cauza prezenţei în el a bioxidului de carbon şi altor gaze. Se păstrează la presiuni joase în containere cu volum mare sau presiuni ridicate în volume mici. De exemplu, o butelie de 0,1 ml la presiunea de 200 bar conţine 28 ml de metan, cu care un tractor poate funcţiona 8 ore.

Funcţie de puterea calorică a deşeului menajer primar, se stabileşte un criteriu de calitate X, cu valoarea X=1 pentru deşeul menajer normal al ţărilor cu dezvoltare economica avansata (putere calorica 2050 kcal / kg), cu valoarea X=1,3 pentru deseuri selectate pentru combustie (putere calorica 2430 kcal / kg), si cu valoarea X=0,1 pentru un deseu brut cu fractie fermentabila de peste 60%, ca deseul românesc actual (putere calorica 900 kcal / kg).

Faptul nu este o întâmplare deoarece este cunoscut că puterea calorică a deşeului menajer este univoc determinat de venitul populaţiei. Mai departe, chiar şi structura de compoziţie a deşeului menajer este univoc legat de puterea calorică.

În concluzie, pentru ţara noastră, se poate estima că masa de deşeuri de fractie "uscata" care poate fi colectata este de cel putin 14% din masa totala de deseuri menajere. Ca exemplificare, pentru Bucuresti, la o capacitate totala de colectare de cca. 0,8 kg / zi / loc x 2 200 000 loc = 1760 t. deseu / zi, fractia uscata de colectare ar pute ajunge la 1760 x 14% = 240 t / zi. La o putere calorica, estimata din experienta colectarii selective în alte tari, de 2500 kcal / kg, rezulta o putere termica posibil de recuperat pentru Bucuresti, se poate echivala cu sarcina maxima de încalzire a 2500 de apartamente. În continuare, capacitatea termica va creste, pe masura ce puterea calorica a deseurilor va creste, si implicit continutul de fractie uscata. Cenusa rezultata din ardere provine din deseurile de hârtie, textile, metal, sticla si fractie minora (cenusa estimata la 12%) si este o cenusa care apare sub forma de zgura si de praf.

In Romania la fermele mari de animale pot fi dezvoltate numeroase gospodarii de biomasa, folosite pentru antrenarea unor motoare care pot antrena generatoare electrice. Potentialul curent al biogazului este de 0,3-0,7 milioane toe.

Pompele de caldura sunt utilaje moderne care se utilizeaza în ultimul timp ca o alternativa la centralele termice pe hidrocarburi, avînd însa o eficienta cu 50-75% mai mare si cheltuieli de exploatare de 2-3 ori mai reduse.

Acestea sunt utilaje mecanice actionate electric si ofera posibilitati tehnice de economisire de energie primara (combustibil), în consecinta si cu îmbunatatirea protectiei mediului înconjurator, prin reducerea emisiilor de noxe (CO2,NOx).

În situatia realizarii de constructii moderne, cu izolatie termica îmbunatatita si reducerea necesarului de caldura, utilizarea pompelor de caldura se preteaza în mod deosebit. O pompa de caldura preia aproximativ 75% din energia necesara pentru încalzire (climatizare) din mediul exterior iar pentru restul, utilizeaza energie electrica.

Caldura preluata sub forma de energie solara acumulata în sol, apa si aer, este ecologica. Pompa de caldura este o masina termica functionînd pe acelasi principiu ca si instalatiile frigorifice cu urmatoarele diferente:

- pompa de caldura functioneaza într-un ciclu situat deasupra nivelului de temperatura ambiant; - pompa de caldura este un utilaj reversibil. Orice pompa de caldura este caracterizata de o marime denumita COP (coeficient de

performanţă) care reprezinta raportul între cantitatea de caldura cedata consumatorului si energia consumata în acest scop (energie electrica). În mod normal la pompele de caldura moderne valoarea COP este de 3-4 putând ajunge pana la 5; cu creşterea COP scade proporţional consumul de energie electrică. De asemenea randamentul termodinamic este superior altor

18

maşini funcţionând după ciclul Carnot variind între 0,3 si 0,5 pentru puteri mici si între 0,5 si 0,7 pentru puteri mari, ceea ce constituie un al doilea avantaj major al pompelor de căldură.

Pe timp de iarna caldura este atrasa din mediul înconjurator prin serpentine plasate în sol, aer si apa (ape freatice, ape curgatoare sau lacuri), rezultînd apa de încalzire cu temperatura maxima de 50-55°C. Aceasta din urma varianta (apa-apa), unde agentul cald preluat din mediu poate fi si pompat, reprezinta varianta optima.

Din motive constructive si economice cu cat se alege o temperatura maxima a agentului termic mai mica cu atît se optimizeaza parametrii pompei de caldura. Pe timp de vara caldura preluata din încaperi este evacuata în mediu , realizîndu-se climatizarea prin instalatiile interioare aceleasi ca si pentru încalzire (convectoradiatoare) prin care se vehiculeaza un agent la temperatura de 7°C.

Sarcina pompelor de caldura se alege functie de sarcina maxima de încalzire care este reversibil mai mare decît cea de climatizare si tinînd cont de durata de functionare a pompelor cca 16-18h/zi. Eficienta economica a utilizarii pompelor de caldura este mai mare daca ea se utilizeaza în regim bivalent (vara - iarna).