Echipamente Si Instalatii Termice [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITATEA DIN ORADEA INGINERIE ENRGETICĂ

Echipamente şi instalaţii termice

BLAGA CASIAN-ALIN

2009

cuprins

Cuprins Capitol I. ........................................................................................................................... - 3 1 Noţiuni introductive .................................................................................................. - 3 1.1 Noţiunea de energie............................................................................................ - 3 1.2 Energia în activitatea umană .............................................................................. - 4 1.3 Evoluţii şi prognoze privind cerere de energie la nivel mondial ....................... - 7 1.4 Prevenirea poluării mediului prin reducerea consumului de energie provenită din arderea combustibililor fosili ...................................................................................... - 11 1.5 Concluzii .......................................................................................................... - 12 Capitolul II ...................................................................................................................... - 13 2 Principalii consumatori de energie termică ............................................................ - 13 2.1 Clasificarea consumatorilor după necesarul de energie termică ...................... - 14 2.2 Clasificarea consumatorilor după zona demografică ....................................... - 15 Capitolul III..................................................................................................................... - 24 3 Utilizarea combustibililor fosili pentru producerea energiei termice ..................... - 24 3.1 Producerea centralizată a energiei termice ....................................................... - 24 3.2 Producerea de energie pentru consumatori zonali, locali şi rezidenţiali .......... - 49 3.3 Strategia naţională privind producerea centralizată a energiei termice ........... - 58 Capitolul IV .................................................................................................................... - 64 4 Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. ............................................... - 64 4.1 Poluarea aerului ................................................................................................ - 65 4.2 Poluarea solului ................................................................................................ - 71 4.3 Poluarea apei .................................................................................................... - 75 4.4 Combaterea poluării mediului înconjurător; - 76 Capitolul V. ..................................................................................................................... - 85 5 Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor ...................... - 85 5.1 Energia solară ................................................................................................... - 94 5.2 Energia eoliană ............................................................................................... - 101 5.3 Biomasa si biocombustibilii ........................................................................... - 104 5.4 Energia geotermală......................................................................................... - 105 Capitolul VI. ................................................................................................................. - 122 6 Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire ............................................... - 122 6.1 Utilizarea sistemelor monoagent de încălzire ................................................ - 122 6.2 Utilizarea sistemelor hibride de încălzire ....................................................... - 137 Capitolul VII ................................................................................................................. - 153 7 Concluzii ............................................................................................................... - 153 8 Bibliografie ........................................................................................................... - 155 -

-1-

Capitol I. Noţiuni introductive

Capitol I. 1 1.1

Noţiuni introductive Noţiunea de energie La nivelul actual de cunoştinţe şi dezvoltare tehnologică, se consideră că universul

care ne înconjoară există sub două forme: de substanţă (materie) şi câmp de forţe. Materia este caracterizată prin două mărimi fundamentale: masa şi energia. Masa este măsura inerţiei şi a gravitaţiei, iar energia este măsura scalară a mişcării materiei. Cea mai generală definiţie, prezintă energia ca măsură a mişcării materiei. Conform relaţiei dintre masă şi energie, oricărei forme de energie a unui sistem fizic îi corespunde o masă inertă a 2 sistemului, conform relaţiei lui Einstein: E = m ⋅ c , unde m este masa sistemului, iar c este

viteza luminii în vid. De subliniat că masa nu este o energie, ci o mărime asociată acesteia. Energia este o funcţie de stare şi nimic altceva; energia este o mărime de stare a unui sistem fizic. Energia defineşte calitatea schimbărilor şi proceselor care au loc în univers, începând cu deplasarea în spaţiu şi terminând cu gândirea. Unitatea şi legătura formelor de mişcare a materiei, capacitatea lor inepuizabilă de transformare reciprocă, au permis măsurarea diferitelor forme ale materiei printr-o măsură comună: energie. Energia este unul dintre cele mai importante concepte fizice descoperite de om. Înţelegerea corectă a noţiunii de energie constituie o condiţie necesară pentru analiza sistemelor energetice şi a proceselor energetice. Din punct de vedere ştiinţific, energia este o mărime care indică capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic când trece printr-o transformare din starea sa într-o altă stare aleasă ca stare de referinţă. Când un sistem fizic trece printr-o transformare, din starea sa în starea de referinţă, rămân în natură schimbări cu privire la poziţia sa relativă şi la proprietăţile sistemelor fizice din exteriorul lui, adică: schimbarea poziţiei, vitezei, schimbarea stării termice, schimbarea stării electrice, magnetice, atât ale lui cât şi ale sistemelor din exteriorul său. Efectele asupra sistemelor externe se numesc acţiunile externe ale sistemului în cursul transformării. În funcţie de diferite criterii, se vorbeşte despre diverse tipuri de energie. Din punctul de vedere al sistemul fizic căruia îi aparţine, există: energie hidraulică, care, la rândul ei, poate proveni din energia potenţială a căderilor de apă şi mareelor, sau din energia cinetică a valurilor;

-3-

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire energie nucleară, care provine din energia nucleelor şi din care o parte poate fi eliberată prin fisiunea sau fuziunea lor; energie de zăcământ, care este energia internă a gazelor sub presiune acumulate deasupra zăcămintelor de ţiţei; energie chimică, care este dat de potenţialul electric al legăturii dintre atomii moleculelor, energie de deformaţie elastică, care este energia potenţială datorită atracţiei dintre atomi; energie gravitaţională, care este energia potenţială în câmp gravitaţional. După sursa de provenienţă, poate fi: energie stelară, energie solară, energia combustibililor fosili, energie hidraulică, energie eoliană, energie geotermală, energie nucleară. După faptul că urmează sau nu un ciclu se clasifică în: •

energie neregenerabilă, care este energia obţinută resurse epuizabile, cum sunt considerate combustibilii fosili şi cei nucleari;

•

energie regenerabilă, prin care se înţelege energia care se poate exploata ciclic, la diferite scări de timp estimate sau cunoscute, energie considerată inepuizabilă, sub formă de energie electrică (conversie directă), termică (încălzire directă), hidraulică, eoliană, sau cea provenită din biomasă.

După modul de manifestare a energiei se vorbeşte despre energie mecanică, energie electrică, energie luminoasă. După purtătorul de energie se vorbeşte de energie termică, energie electrică, etc. 1.2

Energia în activitatea umană Energie electrică este un termen general care cuprinde o varietate de fenomene care

rezultă din prezenţa şi fluxul de sarcină electrică. Acestea includ fenomene naturale uşor de recunoscut, cum ar fi fulgerele, de electricitate statică, dar, în plus, sunt concepte mai puţin

-4-

Capitol I. Noţiuni introductive familiare, cum ar fi câmpul electromagnetic şi de inducţie electromagnetică. În uz general, conceptul "de energie electrică" este adecvat pentru a se referi la o serie de efecte fizice. Din punct de vedere ştiinţific, termenul este vag, putând fi explicat mai precis prin definirea următorilor termeni: •

Sarcină electrică - o proprietate a unor particule subatomice, care

determină interacţiunile lor electromagnetice. Materia încărcată electric este influenţată de, şi produce, câmpurile electromagnetice. •

Curentul electric - o mişcare determinată de fluxul de particule

încărcate electric •

Câmp electric - este produs de o sarcină electrică aflată în mişcare.

•

Potenţial electric - capacitatea unui câmp electric de a realiza o

acţiune de atracţie sau respingere asupra unei sarcini electrice. •

Electromagnetism - o interacţiune fundamentală între câmpul

magnetic şi câmpul electric. Energia electrică prezintă o serie de avantaje în comparaţie cu alte forme de energie, şi anume: - producerea energiei electrice în centrale electrice are loc în condiţii economice avantajoase; - energia electrică poate fi transmisă la distanţe mari prin intermediul câmpului electromagnetic, fie direct prin mediul înconjurător, fie dirijat prin linii electrice; - energia electrică poate fi transformată cu randamente foarte mari în alte forme de energie; - energia electrică poate fi divizată şi utilizată în parţi oricât de mici, după necesităţi. Dezavantajul major pe care îl prezintă energia electrică în comparaţie cu alte forme ale energiei constă în aceea că nu poate fi înmagazinata decât în condiţii speciale şi cu costuri investiţionale foarte ridicate. Energia electrică trebuie produsă în aceeaşi cantitate cât este cerută şi utilizată de consumatori. Energia electrică rezultă în urma conversiei unei alte forme de energie în energie electrică cum ar fi: - transformarea energiei chimice a combustibililor în turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere internă; - transformarea energiei potenţiale sau cinetice a apelor; - transformarea energiei atomice; -5-

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire - transformarea altor forme de energie: maree, solară, eoliană; Energia termică este energia conţinută de un sistem fizic şi care poate fi transmisă sub formă de căldură altui sistem fizic pe baza diferenţei dintre temperatura sistemului care cedează energie şi temperatura sistemului care primeşte energie. Exemple: energia aburului, energia apei calde sau fierbinţi, energia gazelor calde etc. Căldura este adesea confundată cu energia termică. Când un sistem termodinamic primeşte căldură, temperatura şi energia sa termică creşte, iar când cedează căldură, temperatura şi energia sa termică scade. Căldura şi energia termică doar par a fi sinonime. De fapt, în timp ce energia termică este o funcţie de potenţial, căldura este o formă de schimb de energie. Un corp poate conţine energie internă sub diferite forme, însă nu se poate defini noţiunea de căldură conţinută de un corp. De asemenea, în termodinamică, pentru studiul căldurii, în locul noţiunii de energie termică, greu de definit, se preferă noţiuni ca energie internă, lucru mecanic, entalpie, entropie, noţiuni care pot fi definite exact fără a recurge la noţiunea de mişcare moleculară. În fizică şi termodinamică, căldura, simbolizată prin Q, este energia transferată între un sistem termodinamic şi mediul înconjurător, între două sisteme termodinamice sau între diferite părţi ale aceluiaşi sistem termodinamic, în cursul unei transformări termodinamice în care parametrii externi rămân constanţi. Transferul de căldură are loc sub influenţa unei diferenţe de temperatură. Principiul al doilea al termodinamicii stipulează că acest transfer se face de la sine doar de la temperatura mai înaltă la temperatura mai joasă. Există trei căi pe care are loc fenomenul de transmitere a căldurii: conducţia termică, convecţia termică şi radiaţia termică. În general, într-un proces real de transmitere a căldurii apar toate cele trei moduri de transmitere a căldurii simultan, dar de multe ori căldura transmisă prin unul sau chiar două mecanisme este suficient de mică pentru a fi neglijabilă. Mecanisme de transmitere a căldurii : Trecerea căldurii de la un corp cu o temperatură înaltă la o temperatură joasă se numeşte transmiterea căldurii (transfer termic) şi se cunosc trei mecanisme de transfer: •

Transmiterea prin conducţie termică, este mecanismul prin care

căldura se transmite în interiorul unui corp indiferent de starea lui de agregare. Transmiterea căldurii prin conducţie termică se realizează prin propagarea căldurii din aproape în aproape între particulele sistemului, pe baza ciocnirilor dintre acestea, cauzate de mişcarea lor liberă în interiorul corpului sau a sistemului. •

-6-

Capitol I. Noţiuni introductive •

Transmiterea prin convecţie termică, este modul în care căldura se

transmite între un perete solid şi un fluid (compresibil sau incompresibil) în mişcare liberă sau forţată. În funcţie de natura mişcărilor macroscopice convecţia poate fi: −

Convecţie liberă, caracterizată prin faptul că mişcările se fac sub

acţiunea forţelor arhimedice, determinate de diferenţe de densitate. −

Convecţie forţată, caracterizată prin faptul că mişcările se fac sub

acţiunea altor forţe. •

Transmiterea

prin

radiaţia

termică,

este de fapt

radiaţia

electromagnetică care produce efecte termice în materiale atunci când energia termică radiată ajunge la nivelul materialului. Efectele termice semnificative sunt produse de radiaţia electromagnetică din spectrul infraroşu (lungimi de undă  = 0,36  0,78 m) si din spectrul vizibil (lungimi de undă  = 0,78  360 m). 1.3

Evoluţii şi prognoze privind cerere de energie la nivel mondial Intr-o economie din ce in ce mai globalizată, strategia energetică a unei ţări se

realizează in contextul evoluţiilor si schimbărilor care au loc pe plan mondial. Cererea totala de energie in 2030 va fi cu circa 50% mai mare decât in 2003, iar pentru petrol va fi cu circa 46% mai mare. Rezervele certe cunoscute de petrol pot susţine un nivel actual de consum doar până in anul 2040, iar cele de gaze naturale pana in anul 2070, în timp ce rezervele mondiale de huilă asigură o perioadă de peste 200 de ani chiar la o creştere a nivelului de exploatare. Previziunile indică o creştere economică, ceea ce va implica un consum sporit de resurse energetice. Din punct de vedere al structurii consumului de energie primara la nivel mondial, evoluţia si prognoza de referinţă realizată de Agenţia Internaţionala pentru Energie (IEA) evidenţiază pentru următoarea decadă o creştere mai rapidă a ponderii surselor regenerabile, dar şi a gazelor naturale. Se estimează că, aproximativ un sfert din nevoile de resurse energetice primare, la nivel global, vor fi acoperite în continuare de cărbune. Concomitent cu creşterea consumului de energie va creşte şi consumul de cărbune. Datele centralizate de Consiliul Mondial al Energiei (CME) arată o creştere cu aproape 50 % a extracţiei de cărbune la nivel mondial în anul 2005 faţă de anul 1980. In figura 1 este evidenţiata evoluţia cererii de energie, la nivel mondial.

-7-

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Sursa: WEO 2006, OECD/IEA 2006

Figura 1.1 Evoluţia cererii mondiale de energie

Creşterea cererii de energie, combinata cu factori geopolitici, in special situaţia din Orientul Mijlociu, au determinat în prima decadă a secolului XXI creşterea preţului ţiţeiului care a indus si creşteri ale preţurilor gazelor naturale. Un alt factor care a determinat creşterea preţului la produse petroliere pe plan mondial a fost lipsa capacităţilor de rafinare, problema care necesita identificarea unor soluţii pe termen mediu si lung. La toate acestea s-a adăugat si tendinţa manifestată de unele state, de suplimentare a stocurilor pentru a face fata situaţiilor de criză. Elementele de mai sus stau la baza reorientării politicilor energetice ale ţărilor care sunt net importatoare de energie, in sensul creşterii atenţiei acordate resurselor regenerabile de energie si îmbunătăţirii eficientei energetice. Totodată, se reevaluează oportunitatea închiderii unor centrale 6 nucleare într-o serie de ţări care şi-au propus încetarea producerii de energie electrică în astfel de centrale. Situaţia actuală a potenţialului energetic din România România dispune de o gamă diversificată, dar redusă cantitativ, de resurse de energie primară: ţiţei, gaze naturale, cărbune, minereu de uraniu, precum si de un potenţial valorificabil de resurse regenerabile important. Resurse energetice epuizabile Zăcămintele de hidrocarburi sunt limitate, pe fondul unui declin al producţiei interne şi in condiţiile în care nu au mai fost identificate noi zăcăminte cu potenţial important. Rezervele actuale de ţiţei sunt estimate la 73,7 mil. tone. Producţia anuală de ţiţei a scăzut de la 14,7 mil. tone in 1976 (anul cu producţia de vârf) la 5 mil. tone in 2006. Zăcămintele de gaze naturale sunt, de asemenea, limitate, iar după 1990 producţia internă este în declin. Rezervele actuale de gaze naturale sunt estimate la 184,9 mld.M3. Producţia anuală de gaze

-8-

Capitol I. Noţiuni introductive naturale a fost de 12,3 mld. M3 in anul 2006, ceea ce a reprezentat 69% din consumul naţional anual total de gaze naturale. Resursele de huilă din România cunoscute sunt de 755 mil. tone din care exploatabile în perimetre concesionate 105 mil. tone. Resursele de lignit din România sunt estimate la 1490 mil. tone, din care exploatabile în perimetre concesionate 445 mil. tone. Resursele amplasate în perimetre noi, ne concesionate sunt de 1045 milioane tone. Din rezervele de 1045 milioane tone lignit din bazinul minier al Olteniei, 820 milioane tone aferente perimetrelor noi sunt amplasate în continuitatea perimetrelor concesionate prezentând cele mai favorabile condiţii de valorificare prin extinderea concesiunilor. Deoarece zăcământul de lignit din Oltenia este format din 1-8 straturi de cărbune exploatabile, valorificarea superioară a acestora impune adoptarea urgentă a unor reglementări care să garanteze exploatarea raţională în condiţii de siguranţă, totală (pierderi minime) şi în condiţii de eficientă. Rezervele de minereu existente si exploatabile asigură cererea de uraniu natural până la nivelul anului 2017 pentru funcţionarea a două unităţi nuclearoelectrice pe amplasamentul Cernavodă. Potenţialele noi perimetre de zăcăminte de minereu de uraniu nu pot modifica semnificativ acesta situate, ceea ce impune adoptarea unor masuri specifice pentru asigurarea resurselor de uraniu natural conform necesarului rezultat din programul de dezvoltare a energeticii nucleare. Tabel 1.1. Situaţia resurselor naţionale de energie primară

In tabelul 2. Este prezentata estimarea evoluţiei rezervelor naţionale de ţiţei si gaze naturale in perioada 2006 – 2020. Sunt luate în considerare exclusiv rezervele cunoscute şi economic a fi valorificate utilizând tehnologiile actuale. Este de aşteptat ca identificarea de noi zăcăminte şi dezvoltarea tehnologică să se manifeste în timp în sensul creşterii valorilor din tabel.

-9-

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Tabel 1.2 Evoluţia rezervelor naţionale de ţiţei şi gaze naturale - Estimare ANRM

Resurse energetice regenerabile Potenţialul teoretic al Surselor Regenerabile de Energie – SRE din România este prezentat in tabelul 3. Potenţialul utilizabil al acestor surse este mult mai mic, datorită limitărilor tehnologice, eficienţei economice şi a restricţiilor de mediu. Tabel 1.3 Potenţialul naţional al surselor regenerabile (Evaluare ICEMENERG).

- 10 -

Capitol I. Noţiuni introductive 1.4

Prevenirea poluării mediului prin reducerea consumului de energie provenită din arderea combustibililor fosili Atmosfera poate fi afectată de o multitudine de substanţe solide, lichide sau gazoase.

Dat fiind faptul că atmosfera este cel mai larg şi în acelaşi timp cel mai imprevizibil vector de propagare al poluanţilor, ale căror efecte sunt resimţite în mod direct şi indirect de om şi de către celelalte componente ale mediului, se impune ca prevenirea poluării atmosferei să constituie o problemă de interes public, naţional şi internaţional. Potenţial, poluarea aerului este cea mai gravă problemă, întrucât are efecte pe termen scurt, mediu şi lung. Pe termen scurt şi mediu, poluarea are efecte negative, de natură să pună în pericol sănătatea omului, să dăuneze resurselor biologice şi ecosistemelor, să provoace pagube economice. Pe termen lung poluarea produce modificări asupra mediului prin: efectul de seră, distrugerea stratului de ozon şi ploile acide. Poluarea mediului este cea mai importantă problemă a secolului XXI. Se poate spune că poluarea a apărut odată cu industrializarea, dar s-a amplificat şi s-a diversificat paralel cu dezvoltarea societăţii. La baza poluării stau factori variaţi, dintre care cei mai importanţi sunt: urbanismul, industrializarea, chimizarea, densitatea demografică. Poluarea apare astfel ca un „subprodus” al civilizaţiei, care nu se limitează doar la interiorul unei întreprinderi, a unei colectivităţi mici, ci cuprinde oraşe, zone din interiorul unei ţări şi chiar arii ce se referă la zone geografice întinse, devenind o problemă internaţională. Pe de altă parte, datele privind cantitatea poluanţilor la nivelul solului sunt furnizate de sistemele de monitorizare a calităţii aerului, administrate de diferite organizaţii de control, mai ales în domeniul public. Pentru aer problemele actuale de mediu sunt: -

efectul de seră;

-

distrugerea stratului de ozon;

-

acidifierea;

-

micropoluanţii;

-

particulele în suspensie.

Indicatorii legaţi de mediul atmosferic sunt organizaţi pe trei nivele: -

indicatori de presiune (emisii de poluanţi),

-

indicatori de stare (calitatea aerului)

-

indicatori de răspuns (măsurile luate şi eficacitatea lor).

- 11 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 1.5

Concluzii Încet, dificil, dar inevitabil ideea ca mediul înconjurător ca problemă globală trebuie

să fie abordată la nivel planetar şi, sperăm, rezolvată. Acest lucru nu se poate realiza fără eforturi comune din partea ţărilor dezvoltate. Exista un consens astăzi, încă fragil, că fără asistenţa ţărilor dezvoltate, lumea celor mai puţin favorizaţi nu va putea proteja mediul înconjurător ci îi va exacerba deteriorarea. Ca o expresie concretă a acestei conştientizări, 25 de ţări dezvoltate şi în curs de dezvoltare, au căzut de acord in noiembrie 1990, să creeze un instrument de asistenţă in materie denumit: ‘The Global Environment Facility (GEF)”. Cu un capital subscris de 1,5 miliarde de dolari, GEF îşi concentrează eforturile asupra a 4 domenii si anume: protecţia păturii de ozon; limitarea emisiilor de poluanţi (efect de sera); protejarea biodiversităţii (fondului genetic); protejarea apelor internaţionale. In prezent, si desigur si in viitor, obligaţia noastră, a oamenilor, este de a echilibra si controla calitatea mediului pentru fiecare componentă cât şi pe ansamblu. Astfel, ameliorarea mediului va deveni acţiunea împotriva dezordinii si reacţie împotriva inerţiei şi compromisurilor in considerarea mediului de viaţă uman. Poate cândva fiecare element si parametru al mediului se va integra intr-o lume a echilibrului si armoniei. Sunt celebre spusele lui Albert Schweitzer: (câştigător al premiului Nobel pentru pace filozof, teolog si misionar pentru drepturile omului si protejare a mediului, in Africa) Omul şi-a pierdut capacitatea de a prevedea şi de a anticipa. Va sfârşi prin a distruge planeta.

- 12 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică

Capitolul II 2

Principalii consumatori de energie termică Consumatorul de energie termică este persoana fizică sau juridică, care beneficiază

de energia termică produsă în sisteme de conversie proprii sau de la sistemul de alimentare centralizat. Una dintre problemele principale, de a cărei soluţionare depinde dezvoltarea civilizaţiei noastre, problemă care a revenit pe primul plan al preocupărilor oamenilor de ştiinţă, este asigurarea cu energia necesara dezvoltării activităţilor de bază, care condiţionează evoluţia progresivă a nivelului de trai al populaţiei globului terestru. Consumul de energie pe cap de locuitor este considerat astăzi ca un indice al nivelului de trai. Creşterea nivelului de trăi nu poate avea loc fără o creştere corespunzătoare a consumului de energie. Consumul de energie minim necesar unui om este cantitatea de energie obţinută din hrana necesară pentru a trăi. În urmă cu un milion de ani, ca de altfel şi astăzi în unele regiuni din Africa şi Australia, oameni trăiau cu hrană care conţine circa 1800 calorii pe zi de fiecare om, sau, dacă am măsura energia in unităţile cu care ne-am obişnuit, doi kilowaţi-ore pe zi şi pe om. Această energie este consumată în două scopuri: asigurarea unei temperaturi constante corpului şi asigurarea energiei mecanice necesară pentru mişcările cu care omul îşi procura hrana şi pentru diferite deplasări. Transformarea energiei chimice din alimente în energie termică, în căldura necesara menţinerii temperaturii corpului cât şi în energia mecanică a muşchilor, se face prin procedee biologice incomplet cunoscute. Cele patru cicluri energetice prin care a trecut omenirea sunt: omul izolat cu posibilităţile de conversie biologica a energiei chimice, cu un consum de 2 kwh/zi-om; societatea de vânători care utiliza arderea lemnului ca o posibilitate de conversie externă a energiei regenerative înmagazinate prin fotosinteza, cu un consum de 5 kwh/zi-om; societatea agricola, care conduce la distrugerea pădurilor si deci a sursei de energie regenerative, cu un necesar de 8kwh/zi-om; societatea industrială modernă, caracterizată prin utilizarea combustibililor - 13 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire fosili (cărbune, petrol, gaze naturale) si posibilităţi de conversie a energiei dintr-o formă în alta cu un consum de 270kwh/zi-om; Trecerea de la 2kwh/zi, necesari pentru a asigura viaţa unui om intr-o societate primitiva la 270kwh/zi cât consuma un om intr-o societate industriala modernă, a mai avut si alte repercusiuni asupra revoluţiei energeticii. Creşterea consumului de energie reflectă, după cum am văzut o creştere a nivelului de trai. Un aspect deloc neglijabil al creşterii nivelului de trai îl constituie posibilitatea de izolare a omului de mediul nociv extern şi crearea unor condiţii care să-i asigure o viaţă sănătoasă, cu un număr cât mai mare de ani. La acelaşi consum de energie pe persoană, vom avea o creştere a necesarului de energie direct proporţionala cu creşterea populaţiei. O analiză sumară a obiectivelor pentru care este necesar să consumăm energie în vederea menţinerii unui nivel de trai adecvat, ne arată ca acestea sunt: asigurarea apei portabile asigurarea hranei asigurarea metalelor, fibrelor si materialelor de construcţie asigurarea unui mediu înconjurător tolerabil. (pana in prezent atmosfera conţine suficient oxigen pentru a se asigura nevoile de inspiraţie a vieţuitoarelor, dar trebuie menţinută curată) 2.1 2.1.1

Clasificarea consumatorilor după necesarul de energie termică Consumatori mari de energie termică Se consideră „consumator mare” de energie termică consumatorul cu o putere

termică instalată mai mare de 2000 kW. Aceştia sunt consumatorii care folosesc energia în instalaţiile de forţă din industrie, transporturi, utilităţi menajere, încălzirea consumatorilor, urbani etc. 2.1.2

Consumatori medii de energie termică Se consideră „consumator mediu” de energie termică consumatorul cu o putere

termică instalată în intervalul 100 kW – 2000 kW. Din această categorie fac parte şcolile, instituţii publice, firme mici, blocurile de locuinţe, consumatori agricoli. 2.1.3

Consumatori mici de energie termică Se consideră „consumator mic” de energie termică consumatorul cu o putere termică

instalată mai mică de 100 kW. Din această categorie fac parte consumatori casnici.

- 14 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică 2.2 2.2.1

Clasificarea consumatorilor după zona demografică Consumatori urbani Consumatorul urban de energie termică

este persoana fizică sau juridică care utilizează energia termică în instalaţiile proprii şi sunt racordaţi printr-un branşament termic la sistemul de alimentare centralizată cu energie termică şi fac parte din categoria consumatorilor mari de energie termică.

Figura 2.1 Consumatori urbani

Consumatorii urbani de energie termică au ponderea cea mai mare in consumul de energie termică după consumatorii industriali. Funcţie de o serie de parametri ce caracterizează consumatorul urban de energie termică se aleg diverse moduri de producerea, transportul şi distribuţia acesteia astfel încât să existe un nivel de siguranţă în alimentare cât mai ridicat şi un preţ pe unitatea de energie termică cât mai scăzut. Sistemele centralizate de alimentare cu energie termică se pot amplasa în raport cu consumatorul de căldura în una din următoarele situaţii: a) interioare, amplasate în centrul de greutate al consumatorului, b) periferice, amplasate, la marginea zonei de consum, c) exterioare, amplasate depărtate, în afara zonei de consum. a) Amplasarea interioară a centralei de termoficare urbană, în regiunea clădită a oraşului, cât mai aproape de zona cu cel mai mare consum termic prezintă următoarele aspecte caracteristice: evită magistralele de transport de diametre mari şi lungi, reducând astfel, investiţiile în reţeaua de termoficare precum şi pierderile de căldura şi presiune la transportul şi distribuţia energiei termice; permite o adaptare mai elastică la dezvoltarea în timp a consumului; face posibila utilizarea pentru fiecare zonă de consum a celui mai adecvat agent termic, avantaj important mai ales dacă centrala de termoficare are caracter mixt, livrând şi cantitatea de energie termică pentru acoperirea unor necesitaţi tehnologice; în situaţii de cogenerare poate livra energia electrică direct la medie tensiune, evitând astfel pierderile la dubla transformare de tensiune terenul de amplasare este limitat şi scump, ceea ce impune dezvoltarea pe

- 15 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire verticală a centralei, şi pune probleme legate de sursa de răcire şi de posibilitatea alimentării cu combustibil şi depozitarii acestuia, în special dacă este un combustibil inferior, Necesitatea evitării poluării atmosferei oraşelor presupune folosirea de regulă a unui combustibil superior, lichid sau combustibil gazos, Este posibilă şi folosirea combustibililor inferiori sau a deşeurilor menajere, însă este necesară luarea unor măsuri de purificare a gazelor de ardere care măresc investiţiile în centrala de termoficare. Amplasarea periferică a centralei de termoficare urbană, la distante destul de diferite de centrul de consum, la limita zonei cădite, se caracterizează prin: îndepărtarea centralelor de zonele urbane aglomerate permite utilizarea combustibililor inferiori, uşurând aducerea cantităţilor de combustibil necesar, depozitarea acestora şi evacuarea zgurii şi cenuşii care rezultă din procesul de ardere; necesită instalaţii de epurare a gazelor mai puţin costisitoare şi evită poluarea atmosferei cu gaze de ardere; investiţii specifice mai reduse datorită costului mai redus al terenului, a dezvoltării centralei pe orizontală şi a rezolvării problemelor de alimentare cu apă de răcire şi combustibil; permite realizarea unor centrale de termoficare mai mari decât în cazul amplasării interioare, dând posibilitatea unor extinderi ulterioare uşoare; duce la creşterea investiţiilor în reţeaua de termoficare şi a pierderilor de căldura şi presiune la transport, efect negativ care este însă compensat de aspectele avantajoase menţionate anterior. Amplasarea exterioară a centralei de termoficare urbane la distanţe mai lungi de limita zonei construite nu este avantajoasă din considerentele generale care conduc la amplasarea periferică a centralelor de termoficare urbane, suficient de departe de zona locuită pentru scopul urmărit, şi de o serie de considerente speciale : Centrala de termoficare are şi un consum de căldura industrial, amplasându-se pe platforma industrială sau este asamblată în apropierea sursei de apă de răcire sau de combustibil. În toate cazurile, dezavantajul distanţei mari de transport se amplifică trebuind luate măsuri speciale pentru realizarea transportului agentului termic în cantitate favorabilă (creşterea parametrilor de transport, utilizarea reţelelor de transport monotubulare, etc.) - 16 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică

2.2.2

Consumatori industriali Consumatorul industrial de energie

termică este persoana juridică care utilizează energie termică cu parametri speciali, direct din sistemele de producere a acesteia şi cu un nivel de siguranţă în alimentare foarte ridicat. Consumatorii industriali fac parte din categoria consumatorilor mari de energie Figura 2.2 Consumatori industriali

termică.

Consumatori industriali de energie termică sunt în cele mai multe cazuri concentraţi pe platforme industriale cu scopul de a fi cât mai aproape de producătorul de energie termică. Spre deosebire de celelalte categorii de consumatori de energie termică aceştia impun o serie de restricţii furnizorului de energie termică (puteri instalate forte mari, parametri speciali ai energiei termice livrate, gradul de siguranţă în alimentare foarte ridicat, etc.). În cazul consumatorilor industriali energia termică poate fi asigurată direct sau indirect. Consumatorii industriali alimentaţi în mod direct cu energie termică, sunt caracterizaţi de faptul că aceasta, se livrează către consumator sub formă de apă fierbinte sau abur cu diverşi parametri termodinamici (temperatură, debit, presiune, entalpie etc.) impuşi de consumatorul industrial. Cea dea doua categorie de consumatori industriali care nu primesc energia termică în mod direct au propriile sisteme de conversie a energiei electrice în energie termică. Se pot enumera câteva tipuri de consumatori industriali care primesc în mod indirect energia termică adică prin conversia energiei electrice în energie termică. instalaţii cu radiaţii instalaţii cu încălzire prin convecţie instalaţii de tip deschis (cu radiaţii infraroşii) instalaţii de tip închis (cuptoare) instalaţii de încălzire directă a semifabricatelor instalaţii de încălzire a lichidelor (încălzirea sticlei lichide, încălzirea apei) instalaţii de sudare (prin puncte, cap la cap, prin cusătură, prin relief) instalaţii de producţie la temperaturi înalte (grafi tare, carborund)

- 17 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 2.2.3

Consumatori agricoli Consumatorul

agricol

de

energie

termică este persoana fizică sau juridică care utilizează energia termică în instalaţiile proprii

menite

sa

creeze

microclimat

favorabil plantelor, atunci când condiţiile naturale de mediu sunt diferite de cerinţele diverselor specii pe care dorim sa le cultivam. Consumatorii agricoli fac parte din categoria consumatorilor medii sau mari de

Figura 2.3 Consumatori agricoli

energie termică. Sarcina principală a fiecărui consumator agricol este aceea de a facilita, crea şi păstra condiţii optime de temperatură pentru cultivarea plantelor, independent sau cu o dependenţă controlată faţă de condiţiile climaterice exterioare. Aceste „condiţii optime” se caracterizează printr-un set de factori şi parametri fizici legaţi de natura şi cerinţele plantelor cultivate. Principalele fenomene care apar sunt fotosinteza şi respiraţia plantelor. Scopul pentru care se creează microclimatul este acela de a accelera procesele caracteristice ale plantelor, ceea ce va permite existenţa unei producţii sezoniere în cantităţi maxime posibile. În general, diferenţa dintre condiţiile climaterice interioare şi cele exterioare este dată de patru fenomene fizice: radiaţia solară, în particular cea de lungime scurtă de undă, penetrează sticla sau folia transparentă de plastic cu care este acoperită sera, fiind transformată în radiaţie cu lungime mare de undă. În consecinţă, majoritatea radiaţiei este „prinsă” în interiorul serei, ducând la creşterea temperaturilor dinăuntru aerul închis în interiorul serei nu circulă, fiind stagnant concentrarea masei de plante este mult mai mare în interiorul serei decât în exteriorul acesteia prezenţa încălzirii şi a altor instalaţii duc la schimbarea caracteristicilor energetice ale climatului serei Aspectele energetice dintr-o seră impun cunoaşterea elementară a naturii mărimilor componente ale „climatului serei”, a particularităţii interdependenţelor lor, a caracterului lor şanjabil la influenţa variaţiilor climatului exterior, precum şi a stadiului de dezvoltare a - 18 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică plantelor şi a altor factori de influenţă. Parametri energetici ai unei sere sunt, caracterizat în principal de următoarele mărimi: lumina, temperatura şi umiditatea aerului interior, temperatura şi umiditatea solului, mişcarea aerului, concentraţia de bioxid de carbon, echipamentele de încălzire, managementul şi controlul climatului. Această abordare este necesară pentru a înţelege complexitatea microclimatului serei şi căile ce trebuie urmate pentru menţinerea lui. Sistemul de încălzire a serei este format din două părţi principale: partea de producere a căldurii şi partea de distribuţie a ei – reprezentată de instalaţiile de încălzire. Factorul cel mai important care trebuie întotdeauna luat în considerare atunci când se alege tipul sistemului de încălzire şi cel al sursei de energie este corelarea între locaţiile sursei de energie şi zona de amplasare a serelor. 2.2.4

Consumatori din zone rezidenţiale Consumatorul rezidenţial de energie

termică este persoana fizică sau juridică din cartierele rzidenţiale care utilizează energia termică

în

instalaţiile

proprii

şi

sunt

racordaţi printr-un branşament termic la sistemul de alimentare centralizată sau care au capacitatea de aşi produce singuri energia termică necesară, şi fac parte din categoria consumatorilor medii de energie termică.

Figura 2.4 Consumatori rtezidenţiali

Consumatorii din cartierele rezidenţiale au o serie de avantaje care permit utilizarea energiei termice cu eficienţă ridicată. Caracteristicile consumatorilor rezidenţiali sunt următoarele: construcţiile rezidenţiale din România, sunt realizate în ultimele două decenii, din materiale de o calitate superioară din punctul de vedere al reducerii pierderilor de căldură cartierele rezidenţiale sunt amplasate în imediata vecinătate a oraşelor mari, fapt ce permite racordarea la sistemele industriale de producere a energie termice datorită gradului ridicat de izolare termică a clădirilor din aceste zone sarcinile termice pe unitate sun scăzute distanţele între locuinţele rezidenţiale sunt foarte mici fapt ce permite

- 19 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire implementarea sistemelor centralizate de energie termică suprafeţele clădirilor rezidenţiale permit acolo unde este cazul amplasarea de centrale proprii sau sisteme neconvenţionale de producere a energiei termice Consumatorii rezidenţiali de energie termică permit mai multe tipuri de sisteme de alimentare cu căldură. Sisteme individuale de alimentare cu căldură: sunt caracterizate de faptul că o sursă de căldură alimentează un singur consumator, care poate fi reprezentat de o clădire sau de un apartament în cadrul unei clădiri comune. În general, sistemele individuale au un caracter relativ, dependent de conturul alimentat cu căldură şi de aspectele administrativjuridice privind proprietatea. Ele se caracterizează prin faptul că, alimentează un singur consumator Sisteme centralizate de alimentare cu căldură: sunt caracterizate de faptul că o sursă de căldură alimentează mai mulţi consumatori, caracterizaţi ca atare din punct de vedere juridic. Gradul de centralizare diferă de la caz la caz: de la alimentarea cu căldură a mai multor consumatori individuali situaţi în aceeaşi clădire, la gruparea mai multor clădiri, sau a unor zone caracteristice. Sisteme mixte de alimentare cu căldură se definesc prin aceea că unii consumatori au surse proprii de căldură, iar alţii sunt alimentaţi în sistem centralizat, dintr-una sau mai multe surse de căldură de zonă sau dintr-una singură centralizată. Alimentarea cu energie termică poate fi realizată în trei moduri cu sisteme termice, utilizate numai pentru alimentarea cu căldură; cu sisteme de cogenerare, folosite pentru alimentarea simultană cu căldură şi energie electrică; cu sisteme de trigenerare, care asigură alimentarea simultană cu căldură, frig şi energie electrică

- 20 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică 2.2.5

Consumatori din zone rurale Consumatorul rural de energie termică

este persoana fizică sau juridică care are capacitatea de a-şi produce singur, în sisteme proprii, energia termică necesară, şi fac parte din categoria consumatorilor mici de energie termică. Figura 2.5 Consumatori rurali

Consumatorul de energie termică din mediul rural este caracterizat în mod special de un consum foarte mic de energie termică pe unitate. Acoperirea consumului de energie termică în zonele rurale în condiţii de eficienţă maximă impune soluţii tehnice speciale pentru fiecare zonă în parte. În prezent în spaţiul rural serviciile de alimentare cu energie termica sunt limitate dintr-o serie de motive: distanţe fizice foarte mari intre consumatori gardul precar de izolaţie termică a locuinţelor din mediul rural dificultatea de alimentare cu energie termică dată de relieful neprietenos în cele mai multe cazuri potenţial financiar scăzut al consumatorilor de energie termică din mediul rural pentru investiţii în sisteme performante de energie lipsa de programe pentru încălzirea locuinţelor din mediul rural, care să ducă la atragerea de fonduri pentru a rezolva creşterea eficienţei energetice a clădirilor Locuinţele din mediul rural sunt în procent de peste 95% neizolate din punct de vedre termic astfel chiar dacă sunt caracterizate de un consum mic pe unitate, pierderile de energie termică sunt foarte mari. Sursele regenerabile de energie coroborate cu anveloparea termică a clădirilor din mediul rural constituie soluţia viitorului pentru consumatorii din zonele rurale.

- 21 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 2.2.6

Consumatori solitari Consumatorul

solitar

de

energie

termică este persoana fizică sau juridică care are capacitatea de a-şi produce singur, întrun sistem complex, atât necesarul de energie electrică cât şi cel de energie termică şi face parte din categoria consumatorilor mici de energie termică. Figura 2.6 Consumatori urbani

Consumatorul solitar nu are acces la reţelele de distribuţie a gazelor naturale, electricitate şi apă caldă, dar nici de aprovizionarea cu păcură, cărbuni sau lemne. Datorita acestui fapt aceşti consumatori au restricţii severe în ceea ce priveşte pierderile de energie. Cele mai mari pierderi se regăsesc în domeniul de energie termică motiv pentru care se impun o serie de masuri suplimentare pentru evitarea lor: anvelopa termică a clădirii foarte eficienta, astfel încât climatul confortabil din interior este menţinut cu un consum redus de energie, indiferent de sezon, atât în cel cald, cît şi in cel rece orientarea construcţiei cu spaţiile locuibile spre sudul cardinal, pentru a mări câştigurile energetice solare ferestrele trebuie sa aibă un coeficient de pierdere termică cât mai redus şi un câştig de energie solară cât mai ridicat; dimensiunile acestora trebuie să corespundă în primul rând scopului funcţional şi abia apoi celui decorativ nivel ridicat de etanşeitate realizată cu scopul de a diminua scurgerile de aer; anvelopa termica a clădirii va fi dublată si de o anvelopa de etanşeizare de regulă realizată prin lucrările de finisare ventilaţia se realizează doar în sistem controlat, cu recuperare energetică şi regim continuu de introducere a aerului; recuperarea energetică se poate face atât pentru descărcarea termică a aerului exhaustat cât şi pentru folosirea energiei recuperate pentru încălzirea sau răcirea (după caz) aerului proaspăt introdus În cazul consumatorilor solitari sursele energetice sunt în marea majoritate a cazurilor de natură regenerabilă. Sistemele cu care sunt echipaţi astfel de consumatori sunt în mod obligatoriu sisteme hibrid (fig.2.1) compuse din panouri solare, a turbine eoliene, pompe de căldura, centrale cu biocombustibil, elemente de stocare a energiei etc. - 22 -

Capitolul II - Principalii consumatori de energie termică

Figura 2.7 Sisteme energetice hibrid pentru consumatori solitari

- 23 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Capitolul III 3

Utilizarea combustibililor fosili pentru producerea energiei termice

3.1

Producerea centralizată a energiei termice Termoficarea este procedeul tehnic de a produce, combinat, energie electrică şi căldură,

precum şi de a livra căldura consumatorilor din sursa centralizată. Dezvoltarea amplă a termoficării a avut loc în ţări avansate energetic ca fosta URSS, RFG, Polonia, Cehoslovacia, Suedia, iar la noi în ţară a atins un ritm de creştere de până la 17%. Motivele pentru care s-a dezvoltat termoficarea: însemnate economii de combustibil şi eficienţă economică bună; contribuie la îmbunătăţirea curăţeniei atmosferice, deoarece gazele sunt evacuate prin coşuri unice înalte, în loc de numeroase coşuri urbane şi industriale joase; ameliorarea problemei transportului de cărbuni şi a evacuării cenuşii din cartierele centrale ale oraşelor. Într-o turbină de termoficare ( Tt ), aburul, părăsind-o la o presiune solicitată de nevoile consumatorilor, este folosit în scop util şi, prin aceasta, dispare pierderea principală a ciclului termic − Qɺ 2 − evacuarea de căldură din condensator. Deci, termoficarea poate fi considerată ca o ameliorare a randamentului circuitului termic. Dacă aburul care a traversat turbina este preluat la ieşire din turbină şi trimis la consumator, avem de-a face cu o turbină cu contrapresiune - Tcp . Comparaţia între producerea căldurii în regim de termoficare, regim de condensaţie şi separat într-un cazan de încălzire se redă în tabelul 3.1.(reprezentare grafică). Diagramele presupun aceeaşi parametri iniţiali la CET şi CTE şi nereturnarea condensatului de la consumatorul de căldură. În comparaţie cu ciclul cu condensaţie se constată că oprind destinderea la o presiune superioară puterea specifică produsă este mai redusă cu atât mai mult cu cât presiunea cerută de consumator este mai ridicată. Pentru aceeaşi putere electrică turbina de termoficare, cu contrapresiune - Tcp - are un consum de abur mai mare decât cea cu condensaţie.

- 24 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili Eɺ Raportul: Y = ɺT 3.1 Q T

[kWh/kcal; ( - ) în SI sau

P Y = ɺT QT

[We/Wt]

3.2

se numeşte indice de termoficare, în care: Eɺ T - producţia de energie electrică în termoficare [kWh],

PT - puterea produsă în regim de termoficare ɺ - căldura livrată în termoficare Q T Indicele de termoficare are o influenţă deosebită asupra eficienţei economice a termoficării. Indicele de termoficare depinde de presiunea iniţială şi finală în sensul că, creşterea, respectiv scăderea celor două presiuni duc la creşterea lui Y. Preîncălzirea apei de alimentare poate fi considerată ca o termoficare internă. Ea are un efect de majorare al indicelui Y, proporţional cu intervalul de încălzire al apei.

- 25 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Caracte-ristica

TIPUL DE CENTRALĂ C.T.

C.T.E. 100 bar, 5400C 4 3

Schema termică de principiu

100 bar, 5400C 4 3 PT

1

C.E.T.

9

8 bar

PT

5

8 bar 9

1 1

QT QT

Ciclul teoretic

4 3

2 300 200 1 100 0,04 bar 0

5

-100 -200 6 7 -273 0 2,0 4,0 6,0 8,0

500 400 300 200 8 100 1 0

t [0C]

500 400

t [0C]

t [0C]

Observaţii: În cazul CTE şi CET, parametrii aburului s-au ales în aşa fel încât intervalul de entropie al acestor cicluri să fie acelaşi cu cel al ciclului CT, care alimentează cu abur saturat, de 8 bari, un consumator industrial

8 bar

9 5

-100 -200 6 -273 7 0 2,0 4,0 6,0 8,0

s [kJ/kg.grd]

4

500 400

3

2 300 200 8 100 1 0

9 5

-100 -200 6 7 -273 0 2,0 4,0 6,0 8,0

s [kJ/kg.grd]

s [kJ/kg.grd]

Observaţii: Aria.1-5-6-7-1 reprezintă pierderile de căldură evacuată în apa de răcire (în cazul CTE) Aria.1-8-9-6-7-1 reprezintă QT 4 4 3 2 8 3 9 2 8 9 1 1 1 5 6 7 ηt= 7 6 =0,5 Randamentul ηt= =1 η 4 t= =1 8 teoretic 4 9 23 3 2 1 8 9 1 5 1 6 7 5 6 7 7 6 Observaţii: Randamentul termic (ηt) este obţinut prin raportul grafic al energiei utile faţă de cea consumată pentru desfăşurarea procesului lipsit de pierderi Randamentul η = (0,27 – 0,30) η = (0,7 – 0,8) η = (0,7 – 0,85) termic Observaţii: Randamente obţinute în centrale cu asemenea parametri Lucrul mecanic 4 4 transformat în 3 2 3 2 ---energie 9 8 1 5 electrică Observaţii: Diferenţa de lucru mecanic, corespunzătoare plusului de energie electrică obţinut în CTE faţă de CET:

Figura 3.1 Prezentarea comparativă a randamentelor centralelor

- 26 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili 3.1.1

Cogenerarea Cogenerarea reprezintă producerea simultană a căldurii şi a energiei electrice

utilizând aceleaşi instalaţii energetice şi aceeaşi sursă de combustibil (organic, nuclear, deşeu, energie regenerabilă). Din punctul de vedere al producerii, cogenerarea presupune livrarea din aceeaşi instalaţie (TA, TG, sau MD ori cu gaz) în acelaşi timp şi în interdependenţă a celor două forme de energie: căldura şi lucrul mecanic (transformat cel mai adesea în energie electrică). Simultaneitatea producerii celor două forme de energie din aceeaşi instalaţie şi aceeaşi sursă de energie primară (combustibil) este o condiţie sine qua non a noţiunii de cogenerare. Interdependenţa cantitativă şi calitativă a celor două forme de energie produse, este determinată de natura tehnologiilor de cogenerare utilizate (TA, TG, ori MD ori cu gaz) şi de concepţia tehnică de realizare şi dimensionare a acestora. Avantajele cogenerării faţă de producerea separată – independentă – a căldurii din surse numai de căldură şi a energiei electrice din surse specializate pentru producerea numai a energiei electrice sunt următoarele: termodinamic, Producerea numai a energiei electrice în cel mai performant ciclu – cel combinat gaze/abur – se poate face cu un randament maxim de 50%. Producerea numai a căldurii, în centralele termice cu cazanele cele mai performante, se poate face cu randamente maxime de circa 93%. Randament  global, =   ηCOGE 

Energie electrica  Caldura  livrată, W  + livrată, Q     Echivalent energie primara total   consumată pentru producerea celor    două forme de energie CB( W, Q) 

3.3

Ca urmare, randamentul global de producere separată a celor două forme de energie poate atinge maxim 68÷69%. Faţă de producerea separată, indiferent de natura ciclului utilizat (cu abur, cu gaze), cogenerarea conduce la un randament global de producere a celor două forme de energie (ηCOGE) în medie de 80÷90%, respectiv cu 25÷60% mai mare faţă de producerea separată (vezi figura 3.2). economia de energie primară

- 27 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Economia de energie primară (de combustibil) aferentă producerii celor două forme de energie, care este:

 kJ energie primara economisita   0,3...0,6 kJ energie totală livrată   (caldura şi energia electrica )

3.4

reducerea emisiilor poluante CB(W) 100 la 70

W

Centrala clasică η(W)=35 la 50%

35 la 50

η(Q) = ηCT = 93%

pierderi 35

CB(W)+CB(Q)

η(W) = 50 la 35%; ηsep = 85 / (124 la 150)

= 68,5 la 55%

154 la 124 CB(Q) 54

Centrala termică η(Q)=93%

50

Consum total de

energie primară:

4

pierderi 39 totale

CB(W)+CB(Q)=CB ηsep = 124 la 154

a) sistemul convenţional separat

CB(W,Q)=100

ηCOGE = 85%

CET ηCOGE=85%

Consum total de energie primară:

pierderi 15

CB(W,Q)=CB ηCOGE = 100

b) sistem de cogenerare

Figura 3.3 Comparaţia bilanţurilor energetice ale unei centrale de cogenerare faţă de producţia convenţională separată CB(W), CB(Q) – combustibil consumat pentru producţia energiei electrice, respectiv a căldurii; CB(W,Q) – combustibil consumat pentru producerea ambelor forme de energie; W,Q – energie electrică, respectiv căldură; η(W), η(Q) – randamentul producerii energiei electrice, respectiv a căldurii; ηsep, ηCOGE – randament global de producere a celor două forme de energie în soluţie separată, respectiv în cogenerare

Reducerea emisiilor poluante, fig. 3.4 ca o consecinţă a reducerii consumului de combustibil. Ca o consecinţă a reducerii consumului de combustibil organic, emisiile de CO2 scad în medie de la 820 la 380g/kWhel, emisiile de SO2 scad de la 600 la 0g/kWhel şi emisiile NO2 scad de la 600 la 350g/hWhel.

- 28 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili emisii de CO2 (gCO2 / kWhel) 1000

1 2

4 500 3

1

3

0

Centrale termoelectrice cu condensaţie

Cogenerare

Figura 3.4 Reducerea emisiilor de CO2 în centralele de cogenerare faţă de cele termoelectrice de producere numai a energiei electrice utilizarea cogenerării ca sursă de siguranţă de alimentare cu energie electrică.

Tot ca urmare a economiei de combustibil organic se reduce indirect poluarea globală a sistemului ecologic (determinată de extracţia, transportul şi manipularea combustibilului). reducerea costurilor de producţie Reducerea costurilor de producţie aferente producerii celor două forme de energie, determină o diminuare a costului specific de producţie al acestora (lei/kWhel+term). reducerea pierderilor de energie electrică Reducerea pierderilor de energie electrică la transportul de la sursă până la consumator, datorită reducerii distanţei de transport. Valoarea acestei reduceri este cu atât mai mare cu cât CET este mai aproape de consumator.

B. Cogenerarea de mică putere Cogenerarea de mică putere – CMP (include şi microcogenerarea – MCC şi minicogenerarea – MIC), apelează la diferite tehnologii, în funcţie de mulţi factori, printre care cei mai importanţi sunt: puterea electrică nominală cerută, structura cererii maxime şi anuale de energie (raportul între cererea de energie electrică şi căldură), tipul combustibilului avut la dispoziţie, condiţiile de dimensionare şi de funcţionare avute în vedere pentru instalaţiile de cogenerare alese. Tehnologiile de cogenerare diferă în funcţie de instalaţiile de cogenerare de bază utilizate pentru producerea simultană a celor două forme de energie care sunt: −

TVCP – turbină cu vapori cu contrapresiune (pură sau şi cu priză reglabilă);

- 29 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire −

TG – turbine cu gaze cu cazan recuperator clasic (CR);

−

MT – motor termic cu gaze sau diesel ori “dual fluel” cu recuperarea căldurii din circuitul de răcire şi din gazele de ardere;

−

TG/TV – instalaţii cu ciclu mixt cu turbine cu gaze şi turbine cu vapori.

Ca instalaţii termice de vârf, în funcţie de tipul instalaţiilor de cogenerare de bază, de modul lor de dimensionare corelat şi cu mărimea şi structura cererii de căldură, pe de o parte şi de raportul între cererea de energie electrică şi de căldură, pe de altă parte, se pot folosi: CV – cazane de vârf clasice, de abur sau apă fierbinte, deci tehnologia va fi: n TVCP+CV iar tipul CMP, PCOGE ≤ 4MWe ;

CRPA şi CRAS – cazane recuperatoare cu postardere şi/sau cu ardere suplimentară, deci

tehnologia

va

fi:

(TG+CR)+CV

şi/sau

(TG+CRPA)+CV

şi

n (TG+CRAS)+CV de tip PCOGE = 50MWe ...12MWe

Când se utilizează în tehnologia de bază (MT+CR)+CV puterea ce se poate obţine n n PCOGE = 10MWe ...6MWe , iar în cazul tehnologiilor (TG+TVCP)+CV, PCOGE ≥ 6MWe .

Tehnologiile de CMP utilizate sunt determinate în primul rând de puterea electrică nominală de dimensionare, precum şi de natura combustibilului ce poate fi utilizat. Astfel, în timp ce tehnologia bazată pe utilizarea turbinelor cu abur permite folosirea, în principiu, a oricărui tip de combustibil, celelalte tehnologii impun utilizarea gazului metan (CH4 la minim 15bar) sau a combustibilului lichid uşor (CLU). În plus, instalaţiile cu turbine cu gaze, cu puteri de peste 1MWel necesită, în cazul utilizării gazului metan drept combustibil, presiuni ale acestuia de (8-12)bar, ceea ce este o condiţie restrictivă, uneori decisivă, pentru posibilitatea practică de aplicare a tehnologiei respective. C. Randamentul producerii celor două forme de energie Orice instalaţie de cogenerare este caracterizată de următoarele valori nominale ale randamentelor: randamentele nominale ale producerii energiei electrice ηW; randamentele nominale ale producerii căldurii ηQ; randamentul total de producere a celor două forme de energie ηTOT, definit ca raportul între totalul energiei produse sub formă de căldură şi energie electrică W şi Q, şi conţinutul de căldură al combustibilului consumat în acest scop CB: (W+Q)/CB. Pentru instalaţiile de cogenerare se poate defini un randament ηW

- 30 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili şi ηTOT, iar pentru instalaţiile termice de vârf se defineşte randamentul acestora de producere a căldurii ηQ. Pentru ansamblul instalaţiei de cogenerare, care include şi instalaţiile termice de vârf, ηTOT ţine seama atât de căldura produsă de instalaţiile de cogenerare propriu-zise, QCOGE, cât şi de aceea dată de instalaţiile termice de vârf, QCV (unde Q=QCOGE+QCV), precum şi de consumul total de combustibil aferent instalaţiei de cogenerare CBCOGE şi cel pentru instalaţiile de vârf CBCV (unde CB=CBCOGE+CBCV). Dacă se ţine seamă că, în funcţie de tehnologia de bază de cogenerare, diversele instalaţii pot produce simultan sau alternativ, energie electrică în strânsă dependenţă de: QCOGE-WCOGE şi/sau independent de QCOGE (între anumite limite) – WSEP (unde W=WCOGE+WSEP), atunci forma cea mai generală a randamentului total al unei centrale de cogenerare este:

ηTOT =

WCOGE + WSEP + Q COGE + Q CV CBCOGE + CBCV

3.5

La funcţionarea în cogenerare WCOGE este în strânsă legătură cu QCOGE şi atunci ηTOT ia forma ηCOGE.

ηCOGE =

WCOGE + Q COGE CBCOGE

3.6

Orice instalaţie de cogenerare (de bază şi mai ales de vârf) în cursul anului este obligată să funcţioneze şi la sarcini parţiale, atât din punct de vedere termic cât şi/sau din punct de vedere electric. De aceea la alegerea tehnologiilor, precum şi la dimensionarea instalaţiilor de bază, trebuie să se ţină seama şi de dependenţa randamentului nominal de producere a energiei electrice ηW, de mărimea puterii nominale a instalaţiei respective, PCOGE, ηW=f(PCOGE). Aceasta este foarte importantă pe măsură ce tehnologia de cogenerare utilizează instalaţii cu puteri electrice nominale mici. Ea se accentuează odată cu scăderea acestei puteri.

D. Indicele de cogenerare YCOGE O caracteristică importantă a instalaţiilor de cogenerare este raportul: YCOGE =

WCOGE Q COGE

 kWh el     kWh Q 

- 31 -

3.7

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Acesta arată câtă energie electrică produce instalaţia respectivă (WCOGE) pe seama căldurii furnizate de instalaţie (QCOGE), în dependenţă una de cealaltă, în acelaşi timp, din aceeaşi instalaţie şi pe baza aceluiaşi combustibil. Din acest punct de vedere, ordinea crescătoare a valorilor nominale ale indicilor de cogenerare este următoarea: ciclul mixt gaze–abur, motoarele termice, turbinele cu gaze şi, în final, ciclul cu turbine cu abur. Trebuie reţinut că valorile curente – la funcţionarea la sarcini parţiale – ale indicelui de cogenerare sunt în strânsă legătură cu randamentul producerii energiei electrice ηW, deci ele se reduc o dată cu scăderea încărcării echipamentului de cogenerare de bază. Aspectul este cu atât mai important cu cât creşte ponderea producţiei de energie electrică în regim de “necogenerare” cum este cazul curent al turbinelor cu gaze şi al motoarelor termice (prin evacuarea directă, parţială sau totală a gazelor în atmosferă). Acest efect este sintetizat matematic prin “gradul de recuperare” reală a căldurii disponibile. În cazul turbinelor cu abur (unde gradul de recuperare a căldurii nu mai are sens, dar dacă totuşi se calculează el este unitar) variaţia indicelui de cogenerare în funcţie de încărcare este determinată de fapt de variaţia randamentului intern al acesteia. 3.1.2

Termoficarea urbană Termoficarea reprezintă procesul de producere centralizată, în centrale termice, de

energie termică, care este transportată spre utilizatori prin intermediul unui agent: apă, abur, aer cald. O termocentrală este o centrală electrică care produce curent electric şi căldură pe baza conversiei energiei termice obţinută prin arderea combustibililor. Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere internă. Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (cărbune, deşeuri sau biomasă), lichizi (păcură) sau gazoşi (gaz natural). Uneori sunt considerate termocentrale şi cele care transformă energia termică provenită din alte surse, cum ar fi energia nucleară, solară sau geotermală, însă construcţia acestora diferă întrucâtva de cea a centralelor care se bazează pe ardere. După destinaţie, termocentralele se clasifică în: Centrale termoelectrice (CTE), care produc în special curent electric, căldura fiind un produs secundar. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu

- 32 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili turbine cu abur cu condensaţie sau cu turbine cu gaze. Mai nou, aceste centrale se construiesc având la bază un ciclu combinat abur-gaz. Centrale electrice de termoficare (CET), care produc în cogenerare atât curent electric, cât şi căldură, care iarna predomină. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu turbine cu abur cu contrapresiune. Motivele pentru care s-a dezvoltat termoficarea: însemnate economii de combustibil şi eficienţă economică bună; contribuie la îmbunătăţirea curăţeniei atmosferice, deoarece gazele sunt evacuate prin coşuri unice înalte, în loc de numeroase coşuri urbane şi industriale joase; ameliorarea problemei transportului de cărbuni şi a evacuării cenuşii din cartierele centrale ale oraşelor. Economia de combustibil realizată prin termoficare Cantităţile de combustibil consumate (kg/s): la producerea separată (în CTE şi CT):

Bsep =

1 Hi

Q  ⋅  T + E ⋅ q CTE   ηCT  CTE

3.8 CT ηCT

ηC Pnet ECTE

QCT

ɺ ɺ Figura 3.5 Producerea separată a E CTE şi QT la producerea combinată în CET: (cu Tcp )

B CTE =

 1  QT + E T ⋅ q T ,CET + (E − E T ) ⋅ q C,CET   H i η t ⋅η r 

3.9,

în care:

∆B = Bsep − BCTE = =

 3.10  1 1  1   + ET ⋅ (qCTE − qT,CET ) − (E − ET ) ⋅ (qC,CET − qCTE ) ⋅ QT ⋅  − Hi   ηCT ηt ⋅ηr  

- 33 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Figura 3.6 Producerea combinată a energiei electrice şi căldurii prin termoficare

Neglijând pierderile electrice diferite între cele două soluţii; după calcule simple, ţinând cont că: Y =

∆B =

Qt Hi

ET şi E C = E − E T , se poate scrie: QT

 1  E − ET 1   + Y(q CTE − q T,CET ) − ⋅  − ⋅ (q C,CET − q CTE ) Hi  ηCT ηt ⋅ηr  

 1 1   Diferenţa  − η η ⋅ η t r  CT

3.11

3.12 este neglijabilă deoarece randamentele cazanelor

din centralele termice a atins în prezent valori mari. ∆B , deci economia de combustibil se face pe seama energiei produse în termoficare fiindcă în momentul de faţă diferenţa de consum specific net este:

q CTE − q T ,CET = (1,3 ÷ 1,5)kK / kJ

(1100÷1300 kcal/kWh)

3.13

Exprimată economia în unităţi practice, ea se cifrează la (90-100) kgcc/Gcal livrată din marile centrale de termoficare urbane (la Y=500-550 kWh/Gcal), pentru combustibilul convenţional (c.c.) Hi = 7000 kcal/kg. Energia suplimentară dată în condensaţie de centralele de termoficare cauzează un consum suplimentar de căldură de (0,35-0,58) kJ/kJ, (300-500) kcal/kWh deoarece consumul specific de căldură al părţii de condensaţie a unui grup de termoficare este mai mare decât cel al actualelor blocuri cu condensaţie din sistem, având Punit mai mari, presiune de lucru mai ridicată şi S.Î.I.

În concluzie, la actualul stadiu de dezvoltare al SE, partea cu condensaţie a unei centrale de termoficare trebuie folosită cât mai puţin încărcându-se numai la vârful de sarcină

şi în caz de lipsă de putere (avarie) cu regim asemănător unei instalaţii de vârf şi de rezervă.

- 34 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili Scheme de centrale de termoficare Livrarea căldurii la consumatori se poate face cu ajutorul turbinelor cu contrapresiune sau a turbinelor cu condensaţie şi prize reglabile de abur. Figura 3.7 prezintă schema cu contrapresiune simplă.

abur viu

Puterea electrică dată de Tcp este strict dependentă de debitul de abur furnizat, ceea ce implică funcţionarea interconectată cu SE.

P1

Pcp

T cp

QT

Regimul de lucru este dictat de consumul de căldură (abur) şi grupul poate fi folosit ca centrală electrică la baza curbei de sarcină.

Pp22

Figura 3.7 Schema cu turbină

Tcp

este o maşină simplă

constructiv şi ieftină şi este utilizată la ora actuală pentru:

cu contrapresiune simplă

acoperirea cotei de debit constant cerute de consumatorii termici importanţi instalaţie de mică însemnătate (ca putere electrică) care nu este neapărat necesară să fie asigurată pentru sistem. O dependenţă limitată între puterea electrică şi fluxul de căldură se poate obţine intercalând între ieşirea din turbină şi consumator un acumulator de căldură (figura 3.8.). Acesta conţine un volum de apă în contact cu o pernă de abur. Dacă debitul spre consumator - DC - este mai redus decât debitul evacuat din turbină - DT - al cărui reglaj este dictat de sarcina electrică, presiunea în acumulator creşte şi o parte de abur condensează încălzind volumul de apă până la noua entalpie de saturaţie.

- 35 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire vdf

p2

QT

Figura 3.8 Schema cu acumulator de căldură intercalat

Căldura acumulată va fi definită de relaţia: Q = M1 ⋅ i1' − M 2 ⋅ i '2 , [KJ] unde: M1, M2 reprezintă masele de lichid înainte şi după perioada tranzitorie; i’1, i’2 reprezintă entalpiile lichidului la saturaţie, la presiunea dinainte, respectiv după perioada tranzitorie. Când consumul de abur depăşeşte pe cel evacuat din turbină, presiunea scade şi o parte din apa acumulatorului se vaporizează. Consumatorul este racordat la presiunea constantă p 2 prin intermediul regulatorului de presiune, în timp ce turbina lucrează cu o contrapresiune variabilă p '2 . D1

D1

D1

p1

p1

p1

DK Dp

p3

p2

Dp

a

b

c

Figura 3.9 Turbina de condensaţie şi prize. a-o priză reglabilă şi două corpuri; b-cu o priză reglabilă şi două corpuri; c-turbină cu două nivele de presiune pentru consumatori

Deoarece p’2 > p2 rezultă că introducerea acumulatorului atrage după sine o micşorare a indicelui de termoficare (Y) şi deci a eficienţei. Dacă consumatorul de căldură are nevoie de două presiuni diferite între ele, acestea se pot obţine prin utilizarea a două turbine cu contrapresiune distincte sau printr-un grup de

- 36 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili contrapresiune şi prize reglabile. La turbina cu contrapresiune destinderea se opreşte la valoarea presiunii cerută de consumator de abur tehnologic (8,17 at. cele mai utilizate). Prelungind destinderea în corpul de joasă presiune rezultă că turbina se modifică şi devine de tipul cu condensaţie şi priză reglabilă. Schema turbinei cu condensaţie şi două prize reglabile precum şi reprezentarea destinderii în diagrama (i-s) se redau în figura 3.10. p1

D1 I [KJ/kg]

P1

I1 i 1 (1)A

Pp1 QT1

hr1 hr0

hr2

PE

p1 r=p a b ) t1 15 p2 (7= r=p p1 a b -2) 0,7 ( p 2=

I Ii21 i2222 21 I i 2020 Ii20 20

Pp2

tt

QT2

Q2

Pc C ha

B(6) Bt 0 S[KJ/kg. K] s

Figura 3.10 Schema turbinei cu condensaţie şi două prize reglabile şi reprezentarea destinderii în diagrama (i-s)

Prima priză, la presiunea p p1 este cuprinsă în domeniul (7-15) bar. şi serveşte pentru alimentarea consumatorilor cu abur tehnologic; cea de-a doua, la presiunea p p 2 de (0,7-2) bar., este priză de încălzire (termoficare).

- 37 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Regimurile limită ale turbinei de condensaţie şi o priză reglabilă se pun în evidenţă urmărind datele din figura 3.11: REGIMUL

CONDENSAŢIE

TERMOFICARE

PUTERE

PURĂ

(MAX)

MAXIMĂ

Schema de funcţionare QT

QT

Caracterizare debite: - în condensator - la intrarea în turbină - la priză - puterea disponibilă

D K = D K max

D K = D K 0 ( minim )

DK = DK max

D1 ≤ D1max

D1 = D1max

D1 = D1max

Dp = 0

D p = D p max

Dp=Dlmax-DKmax

PK

PT

Pmax

Figura 3.11. Regimurile limită ale turbinei de condensaţie şi o priză reglabilă

Tipuri de consumatori de termoficare Consumatorii de căldură se împart în două categorii după nivelul de temperatură pe care îl cer agentul termic şi care corespunde, deci presiunii prizei: consumatori de căldură provenită din abur de j.p. (0,7-2 bar) formaţi din folosirea termoficării pentru încălzirea urbană sau a serelor; consumatori de abur de presiune ridicată (7-15) bar, de obicei consumatori industriali care folosesc aburul în scopuri tehnologice (mai există consumatori din combinatele chimice care utilizează în procesul tehnologic abur de 40 bar). Caracteristicile de consum ale acestor consumatori sunt următoarele: a) consumatori de încălzire (urbani): consum de căldură sezonier durata de utilizare a vârfului redusă τ u = (2000 − 2500) h/an indice de termoficare ridicat (Y mare) b) consumatori tehnologici: consum de căldură proporţional cu producţia industrială (practic neschimbat în decursul anului)

- 38 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili variaţii diurne de consum funcţie de procesul tehnologic durată mare de utilizare a vârfului, τ u = (4000 − 6000) h/an indice de termoficare mai coborât (Y redus) condensul rezultat se restituie parţial.

Nevoile urbane se împart în următoarele categorii: pentru încălzire pentru ventilaţie pentru apă caldă menajeră h Consumul de căldură pentru încălzire - Qinc - depinde de temperatura exterioară a

aerului, deci de factorii climatici. Notând cu:

V[m3 ] - volumul construit deservit prin termoficare x[kW / m3 ⋅ h ⋅ grd ] - caracteristica încălzirii clădirii x = (0,3 − 0,6) kcal / m 3 ⋅ h ⋅ grd t i [o C] - temperatura aerului din încăperi t e [ o C] - temperatura exterioară

consumul de căldură pentru încălzire este: h Qinc = x ⋅ V ⋅ (t i − t e )

[kW/h; kcal/h]

Cantitatea de căldură maximă se deduce pentru o temperatură exterioară de calcul, definită pe baze statistice pentru fiecare localitatea din ţară.

Consumul de căldură pentru ventilaţie - Q hvent - este diferit în funcţie de destinaţia încăperilor. La clădirile de locuit fără instalaţii speciale de ventilaţie el are valoarea (5-10) % h Qinc şi poate fi inclus în aceasta în primă aproximaţie. Pentru clădiri sociale, comerciale şi h industriale, consumul de căldură pentru ventilaţie atinge (20-30) % Qinc şi se consideră

separat.

Consumul de căldură pentru apă caldă - Qsh - este variabil în cursul unei zile. Practic livrarea apei calde se face prin intermediul unor schimbătoare de căldură care au un efect de acumulare; cu suficientă exactitate practică pentru producător, acest consum se poate considera constant.

- 39 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Curba clasată anuală a consumului de căldură se redă în figura 3.12. În diagramă sunt trasate separat cu linie plină: h consumurile orare pentru încălzire Qinc şi ventilaţie Qhvent , sunt dependente

de temperatura exterioară consumul orar pentru apa caldă menajeră - Qsh

(

h consumul orar total rezultat QTh = Qinc + Q hvent + Qsh

)

+20

tex

+12

a) curba clasată de temperatură (variaţia temp. exterioare)

0

-20

Qh

Q h T - cons. total orar Qhv

b) curba clasată de consum orar de căldură QhCET

Q anCET

Q hs - cons. apă c.m. h/an

Qhs

consum orar de căldură

Q hmc+Q hvent

Q anv

2000 durată de 2200 utilizare vârf

4000

8000 8760

Figura 3.12 Curba clasată anuală a consumului de căldură

Qan CET - căldura livrată anual din prizele turbinelor; Q hv - căldura livrată orar la vârf (din alte instalaţii CAF); h QCET - căldura livrată orar din CET; Qan v - căldura livrată anual la vârf

Sezonul de încălzire are o durată dependentă de climă: conform STAS 4839/91 acesta începe când trei zile consecutiv temperatura medie exterioară a zilei scade sub 10°C între orele 1800 şi 600 şi se termină când se depăşeşte această valoare.

- 40 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili La noi în ţară, valoarea maximă a temperaturii de ducere este de 150°C cu temperatura de calcul corespunzătoare a returului de (60-70)°C. Reglajul cantităţii de căldură livrate se face prin reglajul calitativ al temperaturii pe toată durata sezonului de încălzire (funcţie de media temperaturii exterioare a zilei precedente + corecţii datorate vitezei vântului, anticipaţii datorită scăderilor bruşte de temperatură). În ţările nordice, se aplică reglajul cantitativ prin modificarea debitelor de circulaţie (mai eficient, în timpi mai scurţi). În timpul verii, temperatura apei în reţea este dictată de nevoia de a încălzi apa caldă menajeră şi are valorile constante de 70/35°C, folosind un debit redus. Diagrama de reglaj a temperaturii apei din reţeaua de termoficare funcţie de temperatura exterioară se redă în figura 3.11. AB, AC sunt temperaturile teoretice din

(

)

conductele de ducere şi de întoarcere. Punctul A t reglaj = 20o C; t e = t d = 20o C . Punctele B şi C se află pe abscisa corespunzătoare temperaturii exterioare minime(-16°C) luată în calcul. Temperaturile reale din graficul de reglaj se abat de la cele teoretice. Ele sunt − t d respectiv − t i prima mai ridicată, a doua mai coborâtă pentru că se ţine cont de efectul de răcire datorat vântului, a ventilaţiei suplimentare şi a preparării apei calde, respectiv a consumului de apă caldă şi racordarea altor locuinţe. Raportul

td − ti tb − ti

reprezintă cota maximă din cantitatea de căldură ce se poate

acoperi din prizele de termoficare, asigurând încălzirea apei din reţea până la 115ºC în schimbătorul de căldură de bază.

- 41 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire t[0C] sezon încălzire 150 120 90

Temp. maximă a prizei

+20 A

E td

700C =tducere

C

60 30

B din dininstalaţia de vârf inst. D vârf

tî 350C =tînt 0 +130C +10 C

+60C

0

-16 -10

din prize şi boylere

0

C

CAF

-160C text[0C]

Figura 3.13 Diagrama de reglaj a temperaturii apei din reţeaua de termoficare funcţie de temperatura exterioară

Se disting trei zone de funcţionare a reţelei de termoficare: Zona I:

perioada de vară: text = +13...+20ºC. Valoarea temperaturii apei în reţea

este constantă cca. 70/35°C impusă de consumul pentru prepararea apei calde menajeră. Debitul de apă în reţea: ⋅

mr =

Qsh (kg/s) 3600 ⋅ c(t t − t r )

3.14

c[J/kg·K] capacitatea termică medie a apei în intervalul de temperaturi (tt, tr)

Zona II:

sezonul de încălzire pentru temperaturi exterioare text = +13...+6ºC.

Temperatura apei în reţea constantă 70/35ºC. În schimb debitul de apă este variabil din cauza alimentării intermitente cu căldură pentru încălzire şi preparare apa caldă menajeră. Debitul de apă: ⋅

mr =

h Qinc + Qsh (kg/s) 3600 ⋅ c(t t − t r )

3.15

Zona III: se referă la sezonul de încălzire pentru temperaturi exterioare text = (+6...-16ºC). Reţeaua de termoficare funcţionează continuu, cu un debit constant de apă asigurându-se căldura pentru încălzire cât şi pentru apă caldă menajeră. Debitul de apă din reţea pentru regimul de vârf:

- 42 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili ⋅

mr =

h Qinc + Qsh + Q hv 3600 ⋅ c(t t − t r )

(kg/s) 3.16

În această perioadă se modifică temperatura pe tur în funcţie de temperatura exterioară şi aplicându-se corecţii cauzate de viteza vântului şi scăderile bruşte de temperatură. Schimbătoarele de căldură în care se utilizează presiunea prizei de termoficare (2 bari÷0,7 bari) se numesc schimbătoare de bază – BB (boiler de bază). Pentru preluarea cantităţii de căldură suplimentare necesară în perioada vârfului de încălzire Qan V - sunt posibile următoarele soluţii:

a) alimentarea cu abur din a doua priză de presiune ridicată a turbinei (8-10 bar) cu ajutorul unui schimbător de căldură de vârf – BV boiler de vârf – fig. 3.14.

P

:

Q2

:

QT

Figura 3.14. Schema cu schimbător de căldură de vârf − BV

b) alimentarea cu abur din rezerva de abur a cazanelor energetice prin reductor de presiune (IRR) şi un schimbător de căldură de vârf fig.3.13.

c) cazane de apă fierbinte (CAF) pentru vârf, instalate în serie cu schimbătoarele de căldură de bază ale turbinei fig. 3.15. Cazanele de vârf asigură totodată rezerva pentru alimentarea cu căldură a consumatorilor la ieşirea din funcţiune a turbinelor. Soluţia cu CAF este cea mai economică

şi s-a generalizat la noi.

- 43 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire bară cazan

CIP

CJP PE

0,7 - 2 bar

CAF Q2

BB 110°C QT

Figura 3.15 Schema cu cazan de apă fierbinte (CAF)

Livrarea căldurii consumatorilor urbani Livrarea căldurii se face din punctele termice centrale pentru un grup de clădiri, după schemele următoare: Pentru încălzire a)

În circuit direct cu elevator de căldură 150°C

90°C E

70°C

70°C

70°C

Figura 3.16. Schema cu elevator de căldură

Reţeaua internă a consumatorilor este alimentată de apa din reţeaua de transport prin intermediul unui ejector E care face un amestec între apa din conducta de ducere şi cea de întoarcere pentru ca temperatura agentului de încălzire din radiatoare (calorifere) să nu depăşească 90°C.

- 44 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili b)

în circuit indirect cu schimbător de căldură

90°C

Figura 3.17. Schema cu schimbător de căldură

În acest circuit cele două reţele sunt izolate iar presiunea din radiatoare este independentă de presiunea din reţea. Soluţia este aplicată în reţele cu denivelări accentuate şi pentru alimentarea clădirilor înalte. Pentru apă caldă menajeră a)

Schema deschisă

Figura 3.18. Alimentarea cu apă caldă - schema deschisă

Se consumă direct apa caldă din reţeaua de termoficare (vezi figura 3.16.) ceea ce implică mărirea cantităţii de apă de adaos în reţea şi existenţa unor condiţii de potabilitate a apei. Această soluţie este raţional aplicabilă în localităţile unde apa are un conţinut redus de săruri dizolvate. b) Scheme închisă, cu două trepte În această schemă (figura 3.18.) apa de consum este încălzită în schimbătoare de căldură de suprafaţă, ceea ce permite ca în reţeaua de termoficare să se folosească apa tratată chimic şi degazată care să nu corodeze ţevile.

- 45 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

90°C QT

70°C 90°C

Figura 3.19 Alimentarea cu apă caldă - schema închisă

În schemele moderne de încălzire, aceasta se face în două trepte, utilizând pe cât posibil nivelul de temperatură al apei din restul instalaţiei de încălzire.

- 46 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili 3.1.3

Termoficarea industrială Curba clasată a consumului de căldură industrial este mai aplatizată decât cea urbană,

aşa cum se vede din figura 3.20. Din această cauză coeficientul orar de termoficare optim este mai ridicat. Consumatorii industriali folosesc în principal abur. Aburul necesar la vârf – D v1 şi presiunea la cele două trepte (12 şi 6 bar) se asigură din rezerva cazanelor de presiune mare sau din cazane de abur suplimentare la presiunea consumatorului. Consecinţele întreruperii sau reducerii alimentării cu abur a instalaţiilor pot fi deosebit de grave, motiv pentru care studiul rezervei de abur este deosebit de important şi de cele mai multe ori impune să se instaleze cel puţin trei cazane de abur la o astfel de centrală de termoficare (Dc1, Dc2, Dc3).

3 2

2 1 Dp 2

1

Dp 1

0

Figura 3.20 Curba clasată a consumului de căldură industrial

Concentrarea mai multor consumatori pe o platformă industrială, are consecinţe favorabile asupra dimensionării centralei de termoficare. Ea conduce însă la mai multe trepte de presiuni de abur la consumatori. Consumatorii de abur, utilizând o parte din aburul livrat, returnează numai o cotă redusă de condensat. În consecinţă, instalaţiile pentru tratarea apei de adaus devin ample şi complexe şi ca alternativă se pune problema livrării indirecte, cu folosirea transformatoarelor de abur.

- 47 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire În figura 3.21. se prezintă diferite scheme de alimentare cu abur a consumatorilor industriali. a) - alimentare cu livrare directă de abur, la două presiuni din prizele turbinelor ( p p1, p p3 ), din

IRR2 pp1

IRR1

ppp2ps

pp3

IRR3 QT

QT

QT

contrapresiune ( p p 2 ) şi instalaţii de reducere – răcire (IRR1, IRR2, IRR3). p p1 〉 p p 2 〉 p p3

a.

p1 p1 p2

p3

QT

b) - alimentare indirectă prin racordarea unui transformator de abur. Din cauza condiţiilor de schimb de căldură presiunea prizei este în acest caz mai mare decât în cazul livrării directe, reducând indicele de termoficare y.

b. C1 O0 p1

c) - alimentare directă cu compresor cu jet care utilizează abur de înaltă presiune ( p1 ) şi de presiune ( p2 ) joasă pentru a obţine o presiune intermediară ( p 3 ).

t2 Os p2 tc

Dc p3 QT

c. Figura 3.21 Scheme de alimentare cu abur a consumatorilor industriali.

- 48 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili 3.2

Producerea de energie termică pentru consumatori zonali, locali şi rezidenţiali Prin centrale termice mici se înţeleg cele cu putere maxima de 0,3 MW care produc

agent termic pentru încălzire şi apă caldă pentru consum la consumatori grupaţi intr-o singura clădire sau în clădiri apropiate. Aceasta înseamnă că se pot încălzi, cu o centrală termică mică, construcţii în suprafaţă totală locuită de maximum 6.000 m2, în conformitate cu normele DIN 4701 referitoare la condiţiile pe care trebuie sa le îndeplinească clădirile încălzite: 45-60 W/mp construcţii noi (reglementare din 2002) 50-60 W/mp construcţii noi (reglementare din 1995) 70-90 W/mp construcţii realizate înainte de 1995 120 W/mp construcţii vechi realizate fără nici un fel de reglementari Agentul termic produs la astfel de centrale este apa cu temperatura de maximum 95°C si presiunea maxima de 6 bari, iar asigurarea combustibilului poate fi lichid, gazos cu respectarea prevederilor legale. Condiţii privind amplasarea centralelor termice mici: Amplasarea centralelor termice se face respectând prevederile cuprinse in Normativul P118 – Normativ de siguranţa la foc a construcţiilor. Stabilirea locului de amplasare a centralelor termice in spaţiul unei clădiri se face pe baza unor criterii funcţionale si economice, ţinând seama de posibilităţile de evacuare a gazelor de ardere, posibilităţi de alimentare cu combustibil si respectând prevederile Normativelor I 6, I 13, I 31 si I 33. Centralele termice se amplasează: in exteriorul clădirii intr-o construcţie proprie; in interiorul clădirii (deservită sau alăturata). Centralele termice pot fi amplasate la orice nivel al clădirii (subsol, parter, etaj curent, ultimul nivel sau pe terasa) cu excepţia centralelor termice funcţionând cu GPL care nu se pot amplasa la subsol. În conformitate cu art. 9.9. din Normativul I 13/1994 pentru proiectare si executarea instalaţiilor de încălzire centrală, centralele termice in mod obligatoriu nu se amplasează: sub încăperi din categoria A sau B pericol de incendiu, sau alipite acestora; sub săli aglomerate şi căi de evacuare ale sălilor aglomerate, sub scări si sub încăperi cu aglomerări de persoane;

- 49 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire sub încăperi de zi si dormitoarele colectivităţilor pentru copii de vârsta preşcolara daca se utilizează gazele drept combustibil; sub săli de clasa, laboratoare sau săli de gimnastica din clădiri pentru învăţământ; in clădiri de spitale sau cu caracter spitalicesc, sub saloane pentru bolnavi sau sub săli de operaţii; in interiorul clădirilor înalte (peste 80m), exceptând porţiunile care nu ating aceasta înălţime; in spatii cu risc mare si foarte mare de incendiu. Amplasarea centralelor termice de apartament Conform art. 3.15.1 din G.P. 051 – 2000 intr-un apartament se poate monta o singură centrală termică. Se interzice montarea centralelor termice de apartament in cămări de alimente şi camere de dormit. Încăperile in care se montează centralele termice trebuie sa fie ventilate conform cerinţelor Normativelor I 6, I 7, I 31 si I 5. Cazanele de perete pot fi montate şi in spaţii cu alte destinaţii decât centralele termice (bucătarii, bai, etc.) cu condiţia asigurării ventilării încăperii, a evacuării gazelor de ardere şi a prevederilor cuprinse in reglementari specifice. Cazanele de perete nu se montează in spaţiile de locuit sau in spaţii cu degajări de substanţe agresive (depozite de solvenţi, încăperi cu agenţi frigorifici, etc.) sau cu pericol mare de incendiu, precum si cu pericol de explozie. Centralele termice cu cazane funcţionând cu gaze naturale sau G.P.L. trebuie sa aibă asigurate suprafeţe vitrate conform Normativelor I 6, I 31, si I 33. Se interzice alimentarea arzătoarelor cazanelor de la butelii individuale de gaze petroliere lichefiate, admiţându-se numai alimentarea de la rezervoare exterioare de G.P.L., conform specificaţiilor Normativelor I 31 si I 33. Proiectarea, execuţia si exploatarea centralelor termice trebuie sa asigure nivelul de performanta pentru cerinţa de calitate „siguranţa la foc„ conform Legii nr. 10/1995. Proiectarea si executarea centralelor termice se poate face de persoane autorizate conform Legii nr. 10/1995. Proiectele pentru centralele termice se verifică obligatoriu de verificatori atestaţi de M.L.P.T.L. conform Legii nr.10/1995 privind calitatea in construcţii, respectiv H.G. 925/1995 si Ordinul M.L.P.A.T. nr. 77/N/28.10.1996 care aprobaă Îndrumătorul privind aplicarea Regulamentului de verificare şi expertizare tehnică a proiectelor de execuţie, a lucrărilor de construcţii“.

- 50 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili La proiectarea si executarea centralelor termice se au in vedere următoarele cerinţe conform art. 2 din O.M.I. nr. 775/1998 astfel: protecţia si evacuarea utilizatoarelor; limitarea pierderilor de bunuri; preîntâmpinarea propagării incendiului; protecţia pompierilor si a altor forte care intervin pentru evacuarea si salvarea persoanelor, protejarea bunurilor periclitate, limitarea si stingerea incendiului si înlăturarea unor efecte negative ale acestuia. În activitatea de proiectare se mai au în vedere criteriile de performanţă privind cerinţa de calitate „siguranţa la foc“ astfel: riscul de incendiu, rezistenţa la foc, preîntâmpinarea propagării incendiilor, comportarea la foc, stabilitatea la foc, căile de acces, de evacuare si intervenţie. În conformitate cu art.24 din Ordonanţa Guvernului nr.60/1997, cu modificările si completările ulterioare, proiectanţii de construcţii si amenajări, de echipamente si instalaţii tehnologice sunt obligaţi: să cuprindă in documentaţiile pe care le întocmesc măsurile de apărare împotriva incendiilor, specifice naturii riscurilor pe care le conţin obiectele proiectate; să prevadă in documentaţiile tehnice de proiectare, potrivit reglementarilor specifice, instalaţii, dispozitive, echipamente, substanţe, accesorii şi alte mijloace tehnice de prevenire şi stingere a incendiilor, care îndeplinesc condiţiile de calitate, potrivit legii; să întocmească şi să predea beneficiarilor schemele şi instrucţiunile de funcţionare, la parametri proiectaţi, ale dispozitivelor şi instalaţiilor de p.s.i., pe care le-au prevăzut in documentaţii, precum si reguli necesare de verificare si întreţinere in funcţiune ale acestora. În conformitate cu art. 25 din O.G. nr.60/1997 executanţii lucrărilor de construcţii sunt obligaţi: să realizeze integral şi la timp măsurile de apărare împotriva incendiilor cuprinse în proiecte, cu respectarea condiţiilor de calitate prevăzute de lege; să asigure luarea măsurilor de apărare împotriva incendiilor necesare pe timpul efectuării probelor.

- 51 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 3.2.1

Centrale termice de apartament Centralele termice de apartament reprezintă un generator de căldură bazat pe

conversia unei forme de energie (curent electric sau combustibil gazos) în energie termică. Ele transportă un purtător de căldură, agent termic, şi asigură alimentarea centralizată a unor consumatori diverşi - instalaţii de încălzire, de climatizare, de preparare a apei calde menajere, etc. Forma primară de energie cea mai utilizată se bazează pe arderea directa a gazului metan sau lichefiat sau a utilizării curentului electric. De asemenea, se pot folosi sursele alternative (biogaz, energie eoliană, solară, etc) şi, în curând, hidrogenul. În alcătuirea unei centrale termice intră: cazanele, pompele, elementele de legătură şi distribuţie, gospodăria şi alimentarea cu combustibili, elementele de evacuare a produselor arderii, instalaţiile de automatizare. Centralele termice destinate încălzirii clădirilor mici (cu puteri termice cuprinse între 20 şi 30kW) sunt prevăzute cu un singur cazan şi asigură, de regulă, necesarul de căldură destinat încălzirii agentului termic din circuitul radiatoarelor şi a apei de consum. Ele poartă denumirea de microcentrale termice. Microcentrala cuprinde în aceeaşi carcasă cazanul de apă caldă - cu temperatura de până la 95°C, cu circulaţie forţată şi cu asigurare prin vas de expansiune deschis - arzătorul, unul sau mai multe vase de expansiune, supape de siguranţă, pompe, schimbătorul de căldură pentru încălzirea apei de consum şi sistemul de automatizare. Centrala termică se racordează la sursa de combustibil, reţeaua electrică, coşul de fum şi instalaţia interioară a consumatorilor. Gazele de ardere, rezultate din procesul de ardere a combustibililor sunt evacuate în atmosferă pe traseul focar - canal de fum - coş. Coşul este o instalaţie pentru evacuarea gazelor de ardere şi dispersia lor în atmosferă. Uneori are rolul de a realiza un tiraj necesar acoperirii pierderilor de sarcină ale cazanului şi aspirarea totală sau parţială a aerului de arderi. Coşul poate fi cu tiraj natural, în care caz tirajul este asigurat numai de efectul ascensional al gazelor calde de evacuare sau cu tiraj forţat, în care caz tirajul este amplificat de un sistem mecanic de exhaustare. O centrală poate fi definită după câteva criterii: puterea instalată, natura agentului termic utilizat (apa caldă cu temperatura maximă de 95°C, abur de presiune joasă, apa fierbinte peste 95°C, etc), modul de vehiculare a agentului termic (cu circulaţie naturală, cu circulaţie forţată), natura combustibilului utilizat (gaz, gaz lichefiat, curent electric); mod de exploatare (automată, cu supraveghere totală sau parţială, manuală).

- 52 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili

Figura 3.22 Centrale termice pe gaz

Termostatul de cameră electromecanic este absolut necesar şi permite reglarea temperaturii ambientale. Un astfel de termostat realizează economii importante. Filtrele magnetice anticalcar se pot utiliza în majoritatea instalaţiilor civile şi industriale ce folosesc apa în procese casnice sau tehnologice, pentru preîntâmpinarea problemelor ce apar ca urmare a depunerilor de calcar. Dispozitivele anticalcar cu magneţi permanenţi se utilizează în circuitele hidraulice ale generatoarelor de apă caldă de puteri mici (cazane, boilere, schimbătoare de căldură), maşini de spălat rufe sau vase. După montarea în instalaţie, dispozitivul anticalcar magnetic nu necesită întreţinere. Principalele firme producătoare ce centrale termice de apartament sunt: Danfoss ; Ferroli ; Ariston ; Baxi ; Wailant ; Bosch-Junkers; Buderus ; Wiessmann ; Etc.

- 53 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

3.2.2

Centrale termice pe gaz metan Centralele termice pe gaz metan sunt centrale termice de dimensiuni medii (până la

0,3MW) destinate să realizeze asigurarea necesarului de energie termică pentru zone rezidenţiale cuprinzând 20÷30 locuinţe rezidenţiale individuale. Avantaje: combustibil ieftin; soluţii tehnice multiple: centrale termice cu tiraj natural, cu tiraj forţat, în condensaţie, cu camera etanşă de ardere, cazan de pardoseală, preparare instantanee de apă caldă menajeră sau cu boiler; gama foarte variată de puteri; uşurinţa în exploatare. Dezavantaje: reţeaua de distribuţie a gazului metan nu este dezvoltată în toată ţara. Principalele firme producătoare sunt: Ferroli, Ariston, Baxi, Wailant, etc. Grupul danez Danfoss, lider mondial în producţia de centrale (puncte) termice modulare, va investi zece milioane de euro pentru construcţia primei fabrici din România, care va produce echipamente pentru încălzire şi staţii de termoficare destinate segmentelor rezidenţial şi industrial.

Figura 3.23 Echipamente de producere a energiei termice

- 54 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili 3.2.3

Centrale termice pe lemne şi cărbune Acest tip de centrale este destinat reşedinţelor individuale, folosind drept combustibil

lemnul sau deşeurile lemnoase. Avantaje: combustibil ieftin Dezavantaje: încărcări dese cu combustibil. Se poate evita acest lucru prin alegerea centralei termice cu încărcare automată, dar la centralele cu încărcare automată nu se mai poate folosi combustibilul solid uzual, se folosesc peleţi; întreruperea curentului electric implică introducerea unor elemente de siguranţă în instalaţie, ceea ce conduce la creşterea investiţiei iniţiale. Astfel, dacă la celelalte tipuri de centrale termice lipsa curentului electric nu prezintă probleme deosebite, la centralele termice pe combustibil solid lipsa circulaţiei agentului termic prin instalaţie poate genera probleme serioase. Pentru că odată aprins combustibilul solid în focarul centralei, nu se poate stinge imediat, iar acesta produce o cantitate de căldură care trebuie consumată. De aceea se folosesc puffere (acumulatoare de căldură), vase de expansiune deschise şi se asigură circulaţia naturală (termosifon) la cel puţin 2 corpuri de încălzire; investiţie mare iniţială. Centralele termice pe combustibil solid se compun din cazan, pompe circulaţie, vase expansiune, puffere, sisteme de siguranţă. Acestea se montează în instalaţia de încălzire separat, nu sunt incorporate ca la celelalte centrale termice într-o singură carcasă. Principalii producători de centrale termice pe lemn sunt: Ferroli, Buderus, Viadrus, etc.

- 55 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Figura 3.24 Tipuri de centrale termice cu combustibili solizi

3.2.4

Centrale termice pe păcură şi motorină Păcura şi motorina reprezintă unii dintre combustibilii des utilizaţi pentru încălzire.

Centralele termice pe păcură sau motorină sunt deosebit de eficiente răspunzând la orice cerere obişnuită de încălzire individuală. Avantaje: −

combustibil ieftin şi uşor disponibil Dezavantaje:

−

încărcări dese cu combustibil. Se poate evita acest lucru prin alegerea centralei

termice cu rezervoare mari de combustibil; −

întreruperea curentului electric implică introducerea unor elemente de siguranţă în

instalaţie, ceea ce conduce la creşterea investiţiei iniţiale.; −

investiţie mare iniţială. Centralele termice pe păcură se compun din rezervorul de

păcură, pompe circulaţie, vase expansiune, puffere, sisteme de siguranţă. Acestea se montează în instalaţia de încălzire separat, nu sunt incorporate ca la celelalte centrale termice într-o singură carcasă.

- 56 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili −

Figura 3.25 Centrale termice cu combustibili lichizi

Principalii producători de centrale termice pe lemn sunt: Riello – Burners; Lamborghini; Heat Master; etc.

- 57 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

3.3

Strategia naţională privind producerea centralizată a energiei termice Conceptul dezvoltării durabile în domeniul alimentării cu energie termică a

localităţilor presupune aplicarea unor soluţii tehnice performante capabile să asigure, pe de o parte, condiţii normale de viaţă şi de muncă comunităţilor locale şi satisfacerea nevoilor sociale ale acestora în condiţii de rentabilitate economică şi eficienţă energetică şi, pe de altă parte, conservarea resurselor primare, protecţia şi conservarea mediului, fără a afecta echilibrul ecosferei şi accesul generaţiilor viitoare la resursele energetice primare. În acest context scopul programului "Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă" este reprezentat de eficientizarea sistemelor centralizate de producere şi distribuţie energie termică, având ca obiectiv final reducerea consumului de resurse energetice primare pentru producerea energiei termice, cu cel puţin 10 mil. Gcal/an, faţa de consumul de resurse energetice primare consumat în anul 2004, în condiţiile asigurării creşterii calităţii serviciului de termoficare. Structura sistemului centralizat de producere şi distribuţie energie termică din România, conform OG nr.73/2002, este format din: unitatea de producţie agent termic; reţeaua de transport agent termic primar (apă fierbinte); punctele de termoficare sau module termice la nivel de imobil, acolo unde se justifică economic; reţeaua de distribuţie a apei calde şi a agentului termic de încălzire, contorizarea la nivel de imobil; corelate cu componentele consumatorului final: reţeaua interioară de alimentare a imobilului, cu apă caldă şi cu agent termic de încălzire; contorizarea individuală împreună cu robinetele termostatate; Din punct de vedere administrativ activitatea corespunzătoare componentelor 1-5, trebuie să fie desfăşurată printr-un agent economic aflat în coordonarea Consiliului local, conform strategiei naţionale privind alimentarea cu energie termică a localităţilor prin sisteme de producere şi distribuţie centralizate aprobate prin HG. 882/2004 . Sistemul centralizat de producere şi distribuţie a energiei termice trebuie să respecte următoarele condiţii obligatorii:

- 58 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili instalaţia de bază a unităţii de producţie agent termic trebuie să fie în cogenerare, respectând următoarea medie anuală : maxim 30 % producţie energie electrică şi minim 70% energie termică; capacitatea de producţie a unităţii de producţie agent termic va fi proiectată pentru consumul actual şi cel previzionat ; unitatea de producţie în cogenerare va funcţiona la capacitatea parametrilor nominali cel puţin 7.600 ore/an; randamentul energetic total al unităţii de producţie agent termic trebuie să fie de cel puţin 80%, excepţie pot face doar unităţile de producţie care utilizează biomasa ca resursă energetică primară (la instalaţia în cogenerare), unde randamentul energetic total trebuie să fie de cel puţin 70%; reducerea pierderilor în reţelele de transport agent termic primar; creşterea eficienţei energetice a punctelor termice; utilizarea modulelor termice la nivel de imobil, acolo unde se justifică economic; contorizare la nivel de imobil şi la nivel de puncte termice; reducerea pierderilor de energie termică şi apă din reţelele interioare ale imobilelor; contorizare individuală şi montarea robinetelor termostatate la consumatorilor finali; introducerea sistemelor de automatizare şi dispecerizare astfel încât să poată fi asigurată monitorizarea şi controlul permanent al funcţionării instalaţiilor în cadrul parametrilor optimi, de la producere pană la utilizator; În vederea evaluării situaţiei şi identificării soluţiei tehnico-economice optime pentru fiecare autoritate locală, se vor elabora Strategii de alimentare cu energie termică precum şi Studii de fezabilitate necesare investiţiilor. La elaborarea strategiilor de alimentare cu energie termică se vor avea în vedere şi următoarele considerente privind resursele regenerabile şi protecţia mediului: utilizarea tuturor tipurilor de resurse de energie cum ar fi: biomasa, deşeurile biodegradabile, incinerarea şi coincinerarea deşeurilor; reducerea poluării cu posibilitatea controlului reducerii noxelor/emisiilor, eliminarea depozitării lichide a zgurii şi cenuşii rezultate din arderea cărbunilor si reducerea suprafeţelor de depozitare a deşeurilor rezultate prin

- 59 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire arderea combustibililor fosili (cărbune) prin utilizarea celor mai bune tehnici disponibile (bat) pentru producerea energiei; potenţialul energetic rezultat din proiectele de extragere a biogazului care rezultă din depozitele municipale existente. În baza Strategiilor de alimentare cu energie termică, Consiliile locale vor aproba prin Hotărâre de Consiliu Local definirea sistemului centralizat de producţie şi distribuţie energie termică şi a zonelor unde se asigură serviciul de termoficare. De asemenea, conform Strategiei Naţionale în domeniul eficienţei energetice, Ministerul

Transporturilor,

Construcţiilor

şi

Turismului

împreună

cu

Ministerul

Administraţiei şi Internelor şi Ministerul Finanţelor Publice vor susţine acţiunile de reabilitare termică a clădirilor, realizate de către proprietari/asociaţii de proprietari în parteneriat cu autorităţile administraţiei publice locale. Consiliile locale pe baza principiului autonomiei locale pot decide asupra soluţiei de investiţie atât în cazul reabilitării termice a clădirilor cât şi în cazul sistemului centralizat de producţie şi distribuţie energie termică, care poate fi : participarea la programul „Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă”, parteneriat public privat - PPP sau alte forme de investiţii. Ministerul Economiei şi Comerţului va realiza pentru unităţile de producţie agent termic, prin Planurile sectoriale, studii de soluţie pentru toate autorităţile locale, în paralel cu Strategiile de alimentare cu energie termică, avizate de către Ministerul Mediului si Gospodăririi Apelor. Aceste studii de soluţie vor analiza comparativ cel puţin 3 soluţii tehnico-economice pentru unitatea de producţie agent termic, la un consum de agent termic previzionat plus o marjă de ±20%, având în vedere Strategia energetică naţională. Soluţiile analizate vor trebui: să respecte legislaţia de mediu, să se încadreze în Strategia energetică naţională, să fie eficiente energetic şi economic şi să permită administrarea în condiţii de autonomie locală. Având în vedere că legislaţia în vigoare stabileşte atribuţiuni clare pentru autorităţile locale în vederea asigurării serviciului de termoficare.

- 60 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili Pentru realizarea investiţiilor necesare eficientizării sistemelor centralizate de producere şi distribuţie energie termică se stabilesc următoarele obiective: 1. perioada de realizare a investiţiilor va fi 2006-2009; 2. investiţiile eligibile pentru această schemă de finanţare vor fi atât pentru reabilitarea sistemelor centralizate de producere şi distribuţie energie termică care sunt în domeniul public al autorităţii locale şi administrate de către un agent economic unde autoritatea locală deţine cel puţin 95% din acţiuni sau părţi sociale cât şi pentru susţinerea reabilitării termice a anvelopei clădirilor, respectiv a faţadelor, teraselor şi a tâmplăriei exterioare; 3. situaţia proprietarilor de acţiuni sau părţi sociale, ale agentului economic care administrează sistemul centralizat de producere şi distribuţie energie termică, va rămâne neschimbată cel puţin 5 ani de la punerea în funcţiune a ultimei investiţii finanţată prin această schemă de finanţare; 4. finanţarea Programului „Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă” se va face prin contractarea de către Ministerul Finanţelor Publice a unor împrumuturi in conformitate cu Legea 313/2004 a datoriei publice. Valoarea de investiţii estimată a Programului este de 12.019,4 milioane de lei (inclusiv taxele si impozitele plătite pe teritoriul României), iar valoarea împrumuturilor, este de aproximativ 10.772,3 milioane de lei eşalonat, prin care se va sigura finanţarea Programului în perioada 2006-2009, in funcţie de rezultatele din Strategiile de alimentare cu energie termica şi a Studiilor de fezabilitate realizate de către autorităţile locale (diferenţa de 1.247,1milioane de lei este asigurată ca surse proprii pentru anul 2006 şi 2007 conform OUG 48/2004); 5. Beneficiarul împrumuturilor va fi Ministerul Administraţiei şi Internelor, care va efectua şi plata serviciului datoriei publice contractate. Regulamentul privind implementarea programului "Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă" va stabili procedurile privind derularea investiţiilor şi transferul sumelor subîmprumutate de Ministerul Administraţiei şi Internelor către Consiliile Locale; 6. Rambursarea împrumutului pentru componentele 1- 5 din structura sistemului centralizat de producere şi distribuţie energie termică se va suporta după cum urmează:

- 61 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 7. Bugetul Ministerului Administraţiei şi Internelor va rambursa în procent de 50% (aproximativ 4.011,7 milioane de lei), la care se adaugă dobânzile, comisioanele şi alte costuri aferente împrumutului; 8. Consiliile Locale care beneficiază de acest program vor rambursa 50% (aproximativ 4.011,7 milioane de lei), corespunzător investiţiilor realizate, la care se adaugă dobânzile, comisioanele şi alte costuri aferente împrumutului; 9. Pentru componentele 6-7 din structura sistemului centralizat de producere şi distribuţie energie termică, rambursarea împrumutului, în valoare de aproximativ 2.748,9 milioane de lei, la care se adaugă dobânzile, comisioanele şi alte costuri aferente împrumutului, se va suporta de către proprietarii clădirilor care beneficiază de prezentul program, conform schemei de finanţare şi procedurilor care vor fi elaborate în cadrul - 6 – al Regulamentului privind implementarea programului "Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă"; 10. Consiliile locale vor coordona realizarea investiţiilor corespunzătoare componentelor 6-7 din structura sistemului centralizat de producere şi distribuţie energie termică, conform procedurilor care vor fi stabilite în Regulamentul de implementare a programului "Termoficare 2006-2009 calitate şi eficienţă"; 11. Valorificarea certificatelor de emisii de gaze cu efect de seră va reprezenta sursă de venituri pentru rambursarea împrumuturilor pentru Guvernul României şi pentru Consiliile Locale; Valoarea estimată de 12.019,4 milioane de lei este rezultatul analizei Strategiei naţionale privind alimentarea cu energie termică a localităţilor prin sisteme de producere si distribuţie centralizate luând in considerare: Strategia naţională a avut in vedere pentru estimare capacităţile existente (26,7mil.Gcal/an–pag.67 din Strategia naţională); În prezent se pot avea în vedere 2 milioane apartamente la o medie de maxim 70 mp, cu un consum de 5,4 Gcal/apartament/an apă caldă şi încălzire ceea ce reprezintă 10,8 mil Gcal/an necesar pentru consumatori la care se poate adăuga maxim 10% pierderi în sistemul de transport şi distribuţie, rezultând 12,6 mil. Gcal/an necesare. Dacă avem în vedere un randament energetic de minim 80% conform programului, rezultă un necesar de 15,75 Gcal resurse energetice primare; o parte din investiţiile necesare au fost realizate.

- 62 -

Capitolul III - Asigurarea necesarului de energie pentru încălzirea populaţiei prin arderea combustibililor fosili

- 63 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Capitolul IV 4

Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Poluarea este definită drept introducerea de materiale contaminante într-un

mediu, materiale care cauzează instabilitate, dezordine şi duc la disconfortul sau chiar afectarea sănătăţii organismelor vii din acel mediu. Poluarea poate fi o substanţă sau sursă de energie precum zgomot, căldura sau lumină. Substanţele poluante pot avea origine nenaturală sau naturală, caz în care sunt considerate poluante dacă depăşesc nivelele naturale. Poluarea mediului a devenit una din cele mai dezbătute probleme ale contemporaneităţii şi una de prim ordin pentru conducerea societăţii, de aceea ne aflăm în faţa unui subiect atât de vast şi de complex. Omul şi mediul sunt entităţi inseparabile, existenţa omului fiind dependentă de mediu, iar factorii de mediu (aerul, apa, solul) se pot modifica, în urma folosirii lor de către om. Astfel apare poluarea, aspect implicit al vieţii, în desfăşurarea căreia unele produse, rezultate din procesele fiziologice şi din activitatea omului şi a animalelor, devin reziduuri care pot să incomodeze bunul trăi în funcţie de natură şi cantitatea lor. Se poate spune că poluarea a însoţit omul încă de la apariţia lui pe Terra. În trecut, când densitatea redusă a populaţiei precum şi utilizarea, aproape în exclusivitate, a produselor naturale, nu diferenţiau mult viaţa omului de modul de existenţa simplu şi nu se produceau atât de multe reziduuri. Odată cu marile progrese ştiinţifice, cantitatea şi natura lor s-a schimbat fundamental. În ultimele decenii, procesul de degradare a factorilor de mediu de pe întreaga planetă a avut o evoluţie din ce în ce mai îngrijorătoare, cantitatea de poluanţi atingând cifre ce depăşesc orice imaginaţie. Înlăturarea poluării este o problemă de corectare a erorilor care o provoacă. Decizia de combatere trebuie să existe chiar din momentul în care răul este denunţat ca atare, iar mijloacele tehnico-stiintifice actuale pot rezolva, problemele de poluare. Noţiunea de mediu înconjurător nu trebuie confundată cu aceea de natură, care îi este anterioară şi are un conţinut diferit. Conceptul de mediu înconjurător are caracter de sistem; este vorba de un sistem complex, dar unitar, format dintr-un număr foarte mare de elemente şi de legături, având o anumită capacitate de autoreglare şi în care factorul cel mai activ îl reprezintă comunităţile omeneşti. În ultimul timp, un termen asociat celui de mediu înconjurător este poluarea, care se manifestă ca o agresiune continua împotriva

- 64 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului integrităţii acestuia. Poluarea reprezintă, de fapt, preţul pe care oamenii îl plătesc pentru beneficiile aduse de tehnica modernă. Ceea ce se cheamă în prezent poluare, este sfârşitul unui proces care a început odată cu formarea comunităţilor omeneşti şi care, la un moment dat, a început să degradeze mediul. Conţinutul mediului înconjurător reprezintă o îmbinare de elemente naturale întrepătrunse şi dinamic corelate între ele. Aceste elemente pot fi grupate în trei categorii: a)

componente primare - fundalul fizic, neînsufleţit;

b)

componente derivate - dezvoltate pe seama celor primare, reprezentând mediul biotic;

c) 4.1

componente antropice - introduse de om prin activităţi conştiente.

Poluarea aerului Poluarea mediului înconjurător, care şi-a întins ameninţarea asupra întregii planete, a

ajuns în punctul în care atacă dezlănţuit omul şi spaţiul sau de existenţă. Trecând peste limitele capacităţii proprii de apărare a naturii, de regenerare şi de echilibrare, toţi agenţii poluanţi noi se răspândesc rapid în aer, în apă sau în sol, generând, dezvoltând şi propagând unul dintre cele mai grave pericole pe care le-a întâmpinat civilizaţia modernă. 4.1.1

Emisii de gaze poluante Învelişul gazos care înconjoară Pământul fără o limită superioară precisă , trecând

treptat în spaţiul interplanetar , se numeşte atmosfera. Masa acesteia reprezintă 0,000001 din masa globului pământesc, şi densitatea să scade cu creşterea altitudinii. Compoziţia atmosferei se modifica de asemenea cu altitudinea. Amestecul de gaze ce formează atmosfera se numeşte aer. Compoziţia aerului nu este aceeaşi în orice loc de pe Pământ. Aceasta variază de la o zi la alta şi de la un loc la altul. Este deosebit de important ca aceasta compoziţie a aerului să rămână relativ constantă, fapt ce se realizează prin intermediul circuitelor diferitelor elemente. Milioane de ani, datorită acestor cicluri, compoziţia aerului atmosferic a rămas practic constantă, dar în ultimii 150 de ani, ca urmare a diferitelor tipuri de activităţi umane, în principal industriale, în aerul atmosferic au apărut substanţe dăunătoare vieţii. Fenomenul este cunoscut sub numele de poluare. Poluarea aerului consta în modificarea compoziţiei sale, datorită impurificării cu substanţe străine care au efecte dăunătoare asupra plantelor şi animalelor.

- 65 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Dioxidul de carbon. Acest gaz este esenţial pentru viaţă. Animalele, prin respiraţie celulară, absorb oxigen din aer şi elimina dioxid de carbon. Plantele preiau dioxid de carbon din aer şi elimina oxigen. Aceste procese determină o concentraţie constantă de dioxid de carbon în atmosferă. Totuşi în fiecare an în atmosfera pătrund 5000 milioane m3 de dioxid de carbon, prin arderea diferiţilor combustibili în: centrale termice, diferite uzine, automobile etc. În acelaşi timp, o parte din pădurile care absorb dioxidul de carbon au fost distruse. Dioxidul de carbon format este absorbit parţial de apa oceanelor. Cantitatea rămasă în atmosferă este considerabilă şi contribuie, alături de alte gaze, la efectul de seră, care constă în însorita radiaţiilor emise de sol de către moleculele unor gaze, fapt ce conduce la schimbări climaterice care vor afecta condiţiile de viaţa pe Pământ, respectiv creşterea nivelului mărilor şi oceanelor, prin topirea calotei glaciare. Monoxidul de carbon. Când arderea combustibililor fosili are loc în prezenţa unei cantităţi insuficiente de aer, se formează monoxidul de carbon. Acest gaz este incolor, inodor, insipid. Monoxidul de carbon este deosebit de toxic, chiar şi în cantităţi mici, dacă este inspirat, reacţionează cu hemoglobină din sânge, împiedicând-o să transporte oxigenul către celulele corpului. Dioxidul de sulf. Cărbuni, petrolul şi gazele naturale conţin şi compuşi ai sulfului. Prin arderea acestora se formează dioxid de sulf. Acest gaz ataca plămânii, producând astm. Prin dizolvarea dioxidului de sulf în apă de ploaie, se formează ploile acide, care afectează construcţiile, plantele şi omoară peştii şi alte organisme active. Oxizii de azot. Aceşti oxizi se formează în mod indirect, prin arderea combustibililor fosili. În motoare şi în termocentrale aerul atinge temperaturi mari, la care azotul şi oxigenul reacţionează, formând oxizii de azot. Aceşti oxizi ca şi dioxidul de sulf atacă plămânii şi produc ploi acide; contribuie de asemenea la efectul de seră. Ozonul apare, de asemenea, în procesul de ardere a combustibililor fosili. Se mai formează în zilele călduroase, când, sub acţiunea razelor solare, oxizii de azot reacţionează cu hidrocarburile din gazele de eşapament ale autovehiculelor. În straturile superioare ale atmosferei, ozonul ne protejează de efectele radiaţiilor ultraviolete, dar în straturile inferioare are o acţiune dăunătoare asupra ochilor, nasului, plămânilor. Pe lângă produsele gazoase, in procesul de ardere a pulberilor de cărbune şi a petrolului rezulta şi particule solide fine de cărbune şi plumb, care, de asemenea, au efecte nefaste pentru animale, plante şi oameni.

- 66 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului Substanţele emise în mediul atmosferic contribuie la schimbări climatice, distrugerea stratului de ozon, acidificarea aerului, formarea smogul fotochimic şi deteriorarea calităţii aerului. Sursele principale emitente de poluanţi sunt: sursele fixe industriale, concentrate, de obicei, pe mari platforme industriale, dar şi intercalate cu zone de locuit intens populate (dezvoltate, preponderent pe verticală); circulaţia auto, în special de-a lungul marilor artere incluzând şi traficul greu; şantiere de construcţie; centralele electrotermice; surse difuze de combustie; Pentru protecţia atmosferei şi îmbunătăţirea calităţii aerului sunt necesare măsuri de control ale emisiilor poluanţilor. Pentru aprecierea gradului de poluare al atmosferei se calculează emisiile de poluanţi şi se determină calitatea aerului înconjurător. Emisiile se măsoară prin metode adecvate de evaluare, specifice fiecărui poluant în parte, bazate pe factori de emisie şi pe indicatori de activitate. Analizele emisiilor la nivel naţional, distribuţia sectorială, ţintele spaţiale şi temporale reprezintă elementele cheie în stabilirea priorităţilor de mediu, în identificarea ţintelor ce trebuie atinse şi politicilor ce trebuie adoptate, atât la nivel local cât şi la nivel naţional. Indicatorii selectaţi trebuie să răspundă criteriilor de identificare şi să fie relevanţi pentru problemele principale privind atmosfera. Traficul rutier din zonele urbane este responsabil pentru peste 10% din emisiile totale de dioxid de carbon – principalul gaz cu efect de seră – din UE. Cu fiecare noi 4.3 milioane autoturisme care circulă pe drumurile europene în fiecare an, emisiile de CO2 produse de transport pot fi cu până la 40% mai mari în 2010 decât în 1990 – subminând eforturile făcute de celelalte sectoare industriale în realizarea angajamentelor europene asumate la Kyoto. Transportul rutier este şi principala sursă de monoxid de carbon şi particule fine, care prezintă riscuri majore pentru sănătate, inclusiv probleme respiratorii cum ar fi astmul. În fiecare an, circa 300.000 persoane mor prematur ca urmare a bolilor produse de poluarea aerului.

- 67 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

4.1.2

Efectul de seră Presiunile exercitate asupra echilibrului climatic al Pământului sunt legate de

emisiile diferitelor gaze a căror proprietate este de a absorbi razele infraroşii rezultate în urma încălzirii suprafeţei Pământului de către energia solară. Aceste gaze numite gaze cu efect de seră sunt emise în urma activităţii umane. Evoluţia acestora, la nivelul majorităţii ţărilor industrializate, va trebui să fie legată de reducerea emisiilor, pe termen scurt şi lung, pentru a evita manifestarea schimbărilor climatice, care fac viaţa pe Pământ din ce în ce mai dificilă. Protocolul de la Kyoto nominalizează gazele cu efect de seră ca fiind: dioxidul de carbon, metanul, oxidul de azot, hidroflorocarburile, perflorocarburile şi hexafluorurile de sulf.

Figura 4.1

Emisiile de gaze cu efect de seră care contribuie la schimbările climatice reprezintă una din cele mai importante zone de interes ale Strategiei Naţionale a României privind Schimbările Climatice. Aceasta demonstrează respectarea angajamentelor pe care România şi le-a asumat în sensul reducerii, în perioada 2008-2012, cu 8% faţă de emisiile anului 1989, a emisiilor de gaze cu efect de seră. Măsurile de reducere a emisiilor de dioxid de carbon şi alte gaze cu efect de seră vor fi benefice şi din alte puncte de vedere, inclusiv al îmbunătăţirii calităţii aerului. Multe dintre măsurile ce vizează reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră au ca avantaj secundar reducerea emisiilor poluanţilor care afectează atât mediul cât şi sănătatea populaţiei. Eficacitatea politicilor naţionale de reducere a poluării aerului poate fi afectată în sens negativ de poluarea „importată” dintr-o altă ţară. Pentru reducerea poluării transfrontaliere care conduce la depuneri acide şi creşterea concentraţiei pulberilor şi a ozonului din aer, colaborarea internaţională este singura soluţie de a obţine reduceri importante şi permanente. Poluarea transfrontalieră este principala problemă a Comisiei Economice a Naţiunilor Unite pentru Europa (UNECE). Potrivit prevederilor Protocolului de la Kyoto, România s-a angajat să reducă emisiile de GHG cu 8% faţă de nivelul din - 68 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului 1989 (anul de bază) în prima perioadă de angajament 2008 -2012. Anul de bază pentru emisiile de HFC-uri, PFC-uri şi SF6 este 1995. Potrivit Articolului 12 din UNFCCC, România a transmis prima Comunicare Naţională (CN1) la Secretariatul UNFCCC în anul 1995 şi CN2 în 1998. CN3 a fost transmisă în cel de-al doilea trimestru al anului 2005. Cel mai recent Inventar Naţional al GHG realizat în conformitate cu Formularul Comun de Raportare (CRF) şi Raportul privind Inventarul Naţional (NIR) pentru anii cuprinşi în intervalul 1989-2002 a fost transmis în anul 2004. Evaluarea acestor emisii constituie un instrument util pentru factorii de decizie în vederea aprecierii situaţiei României, în ceea ce priveşte respectarea obligaţiilor ce reies din Protocolul de la Kyoto. Poluarea aerului se datorează în proporţie de 50% dioxidului de carbon. Se ştie că, în linii mari, fiecare kilogram de petrol sau de cărbune produce prin ardere trei kilograme de dioxid de carbon. Crescând concentraţia de CO2 în condiţiile în care ceilalţi factori care contribuie la producerea efectului de seră nu se schimbă, în anul 2050 supraîncălzirea va creşte cu 4-5°C Emisii anuale de monoxid şi dioxid de azot Emisii anuale de dioxid de sulf (SO2) Emisii anuale de amoniac Emisii anuale de metan Ca şi emisiile de CO2, emisiile de CH4 intervin în generarea efectului de seră. Acestea provin din: arderea combustibililor; descompunerea vegetală; arderi anaerobe; materiale organice în descompunere (produsele alimentare din depozite). Pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, au fost întreprinse acţiuni de înlocuire a combustibililor fosili din procesele de combustie cu alte tipuri de combustibili. În acest sens, oraşul Huedin din judeţul Cluj este cuprins în cadrul unui proiect încheiat între guvernele României şi Danemarcei – Proiect cu implementare comună, Rumeguş 2000, de reducere a emisiilor de GHG (a gazelor cu efect de seră). În cadrul acestui proiect, s-a pus în funcţiune un sistem nou de încălzire centralizată, bazat pe utilizarea de biomasă. Avantajele care decurg din punerea în funcţiune a acestei centrale termice pe rumeguş, pe lângă costurile reduse ale gigacaloriei,

- 69 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire sunt: reducerea emisiilor de CO2 prin înlocuirea combustibilului lichid, folosit în fosta centrală termică, cu biomasă şi reducerea poluării mediului prin eliminarea depozitării rumeguşului în zone neautorizate. 4.1.3

Epuizarea stratului de ozon stratosferic În stare naturală, ozonul se găseşte în stratosferă în proporţie de 90%, la circa 10-50

kilometri altitudine, cu un maxim între 20 şi 35 kilometri, prezent în atmosferă în concentraţie de 0,04 ppm (părţi pe milion). Stratul de ozon stratosferic este definit de Convenţia de la Viena ca fiind “Stratul de ozon atmosferic de deasupra stratului limită planetar”. În troposferă, ozonul se comportă ca un gaz de seră, încălzind suprafaţa solului şi acţionează încălzind suprafaţa solului şi acţionează pentru a răci stratosferă, pe o întindere mică. Scăderea observată a ozonului stratosferic poate conduce la scăderea temperaturilor troposferice, prin reducerea fluxului radiativ descendent. Distrugerea ozonului stratosferic este considerată a fi prima cauză a răcirii stratosferei inferioare, ceea ce poate avea un impact semnificativ asupra climatului troposferei. Distrugerea stratului de ozon a fost una dintre primele probleme globale de mediu luate în discuţie şi prezentate publicului larg din Comunitatea Europeană. Consecinţele ireversibile ale acestui fenomen atât asupra ecosistemelor terestre, acvatice, a sănătăţii populaţiei, cât şi asupra sistemului climatic au condus la necesitatea unui efort concentrat la nivel global şi ca urmare a fost instituit regimul internaţional al ozonului. Concentraţia ozonului stratosferic este afectată de o varietate mare de procese interne, cum ar fi distrugerea chimică de către halogeni, sau externe, de exemplu variaţiile radiaţiei solare (în particular ale radiaţiei UV). Invers, ozonul stratosferic are un rol activ în determinarea structurii termice, dinamice şi chimice a stratosferei şi troposferei şi deci, exercită un impact direct asupra climatului. Halogenii eliberaţi de la sol, în principal sub formă de clorofluorcarboni (CFCs), hidroclorofluorcarboni (HCFCs) şi hidrocarburi de brom sunt convertiţi în forme active, în stratosfera medie şi superioară unde contribuie la creşterea nivelelor naturale de clor, distrugând ozonul. Reciproc, modificarea ozonului poate afecta temperaturile stratosferice şi troposferice prin procesele radiative de undă lungă şi scurtă. Ozonul troposferic este influenţat, de asemenea, prin schimbul stratosferă-troposferă şi prin procesele chimice.

- 70 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului

Figura 4.2 Variaţia ozonului total în Bucureşti (01.11.2004 – 31.03.2005)

Distrugerea ozonului atmosferic, cu efectele sale potenţiale asupra creşterii radiaţiei UV la nivelul solului, constituie o caracteristică atmosferică la scară globală. La latitudinile medii ale emisferei nordice scăderea ozonului total este de aproximativ 2-4% pe decadă; în ultimii ani, declinul ozonului total a fost mai lent, dar valorile măsurate sunt departe de cele anterioare anului 1980. Cantităţile de clor şi alte produse chimice care distrug ozonul au atins maximul în anii 1997-1998, dar se menţin, totuşi, la valori ridicate în stratosferă. O mare parte din diferenţele interanuale recente se pot explica prin variabilitatea meteorologică; dar nu este încă posibilă cuantificarea exactă a influenţelor antropice sau naturale. În România, monitorizarea zilnică ce a condus la acumularea unui fond de date timp de 25 ani permite evaluarea stării ozonului total cu un grad suficient de confidenţă. 4.2

Poluarea solului Solul reprezintă una dintre cele mai importante constituente ale biosferei. Este un

factor de mediu fără care nu ar exista viaţă. Ar fi imposibil să trăim într-o lume în care solul este inexistent. Ca orice lucru normal, solul este supus unor acţiuni care prezintă avantaje şi dezavantaje. Trebuie să recunoaştem faptul că, aproape toate deşeurile solide sunt depozitate prin înghesuire sau aruncate întâmplător pe sol. De la cele mai mici deşeuri până la maşina abandonată din spatele blocului, de la picătura de ulei scursă pe sol până la munţii cu diverse deşeuri de la groapa de gunoi, toate sunt poluări directe ale solului făcute de oameni. Bineînţeles, în mod conştient sau inconştient. Mulţi cercetători sunt de părere că poluarea este o consecinţă a activităţii umane. Ei afirmă acest lucru plecând de la ideea că, dezvoltarea numerică a omenirii, creşterea nevoilor şi evoluţia continuă a tehnologiei sunt principalii factori ai degradării solului. Dea lungul secolelor, Pământul a fost profund modificat de aceste activităţi ale oamenilor. S-a ajuns la această situaţie deoarece aceştia au crezut că rezervele Pământului sunt

- 71 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire interminabile. În prezent procesele de degradare s-au accelerat şi, drept urmare, specialiştii au încercat să facă cunoscută această situaţie prin prezentarea de programe informative. Interesul pentru poluarea mediului a crescut enorm în ultimii ani pentru întreaga populaţie a globului, a instituţiilor şi a diverselor organizaţii. Trebuie menţionat faptul că şi anumite persoane au tras semnale de alarmă. Iată câteva dintre ele: s-a încurajat mersul cu bicicleta şi folosirea în comun a autoturismelor de către mai multe persoane, parcările au fost prevăzute cu “dale înierbate” (zone cu spaţiu verde), cei care construiesc sunt obligaţi să amenajeze spaţii verzi şi să planteze arbori pe 30% din suprafaţa parcelei deţinute, au crescut tarifele pentru parcarea în zonele centrale şi exemplele ar putea continua. Primii vizionari care au tras semnalul de alarmă legat de deteriorarea mediului înconjurător au fost oamenii de ştiinţă din secolul al XIX-lea. Aceştia au încercat să înveţe populaţia despre cum să protejeze mediul. În ceea ce priveşte conceptul de protecţie a naturii, acesta a fost introdus de biologi şi romantici pe la mijlocul secolului al XIX-lea. Noi, oamenii, ar trebui să fim mai conştienţi de impactul acţiunilor noastre asupra solului şi ar trebui să facem tot posibilul în a nu-l polua, asta dacă ne dorim o viaţă mai sănătoasă. Dar pentru că acest lucru să fie realizabil, e necesar să cunoaştem câteva elemente referitoare la importanţa ecologică a solului: se află în strânsă legătură cu aerul unei regiuni prin structura şi natura lui; influenţează calitatea surselor de apă subterană şi de suprafaţă; contribuie la creşterea şi dezvoltarea vegetaţiei; “participă” la dezvoltarea socio-economică a aşezărilor umane. Cu toţii ar trebui să realizăm importanta pe care o are solul în cadrul ecosistemului şi, fără să pierdem din vedere faptul că întreaga noastră existenţă se derulează aici, pe Terra, să încercăm împreună să contribuim la construirea unui vis: un pământ sănătos şi prosper. Trebuie să devenim conştienţi de primejdia care ameninţă viitorul şi să depunem doar eforturi de voinţă pentru a conservă şi a proteja planeta! În majoritatea cazurilor de derulare a proiectelor industriale, pot apărea schimbări ale habitatului, având ca rezultat afectarea florei sau faunei, produse mai ales de necesitatea depozitarii deşeurilor rezultate în procesele industriale. În cazul de faţă, amplasarea instalaţiei DSU este pe un areal deja afectat (ca flora şi fauna), fiind localizat pe o suprafaţă aparţinând Combinatului Mittal Steel Galaţi, care, trebuie dezafectata de depozitele de cenuşi, anterior amplasării echipamentelor. Materialul care va fi îndepărtat reprezintă „materia primă“ ce urmează a fi procesată şi ulterior valorificata. Prin valorificarea depozitelor de cenuşi, care în prezent însumează cam 200 milioane de tone de - 72 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului cenuşi metalurgice şi sunt în continuă creştere, se vor putea recupera suprafeţe extinse de teren care pot fi redate circuitului agricol (după o prealabilă ameliorare) sau utilizate ca spaţii industriale. De asemenea, efectele negative ale „munţilor” de cenuşi metalurgice depozitate, mai mult pe înălţime, în cadrul combinatului, exercită, din cauza greutăţii, presiuni mari asupra pânzelor de apă freatica care traversează subteran zona haldelor, „gâtuind” practic alimentarea cu apă a localităţilor limitrofe. Alt aspect pozitiv este acela că cenuşă este un material integral reciclabil: din cenuşă brută de oţelărie se extrage o parte feroasa, care se reintroduce în fluxul de fabricaţie al oţelului, şi o parte minerală care se poate valorifica în formă de agregate (piatra sparta) pentru domeniul construcţiilor. De asemenea, din analizele radiochimice efectuate periodic de către DSU ROMÂNIA la Institutul de Sănătate Publică, s-a demonstrat că nu este periculoasă nici pentru angajaţii firmei, dar nici pentru utilizatorii produselor finite rezultate în urma procesării. Un alt beneficiu al construirii unor asemenea instalaţii este legat direct de noţiuneaobiectiv „tehnologie curata”. Instalaţia de procesare a cenuşilor de uzina metalurgica este asemănătoare cu o instalaţie concasare dintr-o carieră. Diferenţele dintre acestea două sunt suficiente pentru a o integra pe prima că făcând parte din categoria „tehnologiilor curate” datorită introducerii în plus a sistemelor de desprăfuire prin stropirea foarte eficientă a materialului pe banda transportoare. Să nu omitem ca firma DSU este prima în România care a fondat ideologia de protecţia mediului prin valorificarea cenuşilor metalurgice. Eforturile firmei DSU în ceea ce priveşte protecţia mediului în Germania, dar mai ales în România, nu s-au oprit aici. Firma DSU investeşte în continuare, prin specialiştii pe care îi are sau cu care colaborează, în cercetarea de noi domenii de utilizare acceptate pentru cenuşile metalurgice. Astfel, în România de exemplu, sunt semnificative poluarea solului de la Complexul Energetic Craiova; Poluare cu cenuşă la Complexul Energetic Rovinari; Halda de cenuşă de la marginea oraşului Hunedoara; Problemele cu care se confrunta gestionarea deşeurilor în România pot fi sintetizate astfel: depozitarea pe teren descoperit este cea mai importantă cale pentru eliminarea finală a acestora; depozitele existente sunt uneori amplasate în locuri sensibile (în apropierea locuinţelor, a apelor de suprafaţă sau subterane, a zonelor de agrement);

- 73 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire depozitele de deşeuri nu sunt amenajate corespunzător pentru protecţia mediului, conducând la poluarea apelor şi solului din zonele respective; depozitele actuale de deşeuri, în special cele orăşeneşti, nu sunt operate corespunzător: nu se compactează şi nu se acoperă periodic cu materiale inerte în vederea prevenirii incendiilor, a răspândirii mirosurilor neplăcute; nu exista un control strict al calităţii şi cantităţii de deşeuri care intra pe depozit; nu exista facilităţi pentru controlul biogazului produs; drumurile principale şi secundare pe care circulă utilajele de transport deşeuri nu sunt întreţinute, mijloacele de transport nu sunt spălate la ieşirea de pe depozite; multe depozite nu sunt prevăzute cu împrejmuire, cu intrare corespunzătoare şi panouri de avertizare. terenurile ocupate de depozitele de deşeuri sunt considerate terenuri degradate, care nu mai pot fi utilizate în scopuri agricole; la ora actuală, în România, peste 12000 ha de teren sunt afectate de depozitarea deşeurilor menajere sau industriale; colectarea deşeurilor menajere de la populaţie se efectuează neselectiv; ele ajung pe depozite ca atare, amestecate, astfel pierzându-se o mare parte a potenţialului lor util (hârtie, sticla, metale, materiale plastice). Toate aceste considerente conduc la concluzia că gestiunea deşeurilor necesită adoptarea unor măsuri specifice, adecvate fiecărei faze de eliminare a deşeurilor în mediu. Respectarea acestor măsuri trebuie să facă obiectul activităţii de monitoring a factorilor de mediu afectaţi de prezenţa deşeurilor.

- 74 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului 4.3

Poluarea apei Poluarea apei – se referă la deversarea în apele curgătoare sau stătătoare de

substanţe contaminante, cel mai adesea rezultate în urma unor procese industriale. Poluarea apei este orice alterare fizică, chimică sau bacteriologica a apei peste limita admisibila stabilită, inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsă direct sau indirect, de activităţi umane care o fac improprie pentru o folosire normală în scopurile pentru care este utilizabilă înainte de a deveni alterată. Apa pură nu există în natura, dar proprietăţile ei trebuie să fie cunoscute deoarece în raport cu aceasta apă se stabileşte calitatea apelor naturale. Apa naturală conţine impurităţi dispersate sub formă de particule de natura minerală şi organică, dizolvate sau în suspensie formând un sistem dispersat cu concentraţie mică. Substanţele dizolvate au un grad de dispersie moleculară sau ionica formând soluţii. În apă se găsesc dizolvate: gaze (oxigen, azot, CO2); substanţe minerale (cloruri, sulfaţi, bicarbonaţi de Na, K, Mg); substanţe organice. Cererea de apă potabilă este în creştere continuă direct proporţională cu populaţia globului. Din anul 1942 până în anul 1990 preluarea apei potabile din râuri, lacuri, rezervoare şi alte surse a crescut de patru ori. Din totalul apei consumate în Statele Unite în 1995, 39% a fost pentru irigaţie, 39% a fost pentru generarea de curent electric, 12% a fost folosită pentru alte utilităţi; industria şi mineritul au folosit 7% şi restul a fost folosită pentru animalele domestice şi în scopuri comerciale. Apa menajeră, apa industrială şi produsele chimice folosite în agricultură, cum ar fi îngrăşămintele şi pesticidele sunt principala cauză a poluării apelor. În Statele Unite, 37% din lacuri şi estuare şi 36% din râuri sunt prea poluate pentru practicarea pescuitului sau înotului în cea mai mare parte a anului. În ţările în curs de dezvoltare, mai mult de 95% din apa menajeră este aruncată în râuri şi golfuri, creând un risc major pentru sănătatea umană. Îngrăşămintele chimice cum ar fi fosfaţii şi nitraţii folosiţi în agricultură sunt vărsate în lacuri şi râuri. Acestea se combină cu fosfaţii şi nitraţii din apa menajeră şi măresc viteza de dezvoltare a algelor. Apa poate să ajungă "sufocantă" din cauza algelor care sunt în descompunere şi care epuizează oxigenul din ea. Acest proces, numit eutrofizare, poate cauza moartea peştilor şi a altor forme de viaţă acvatice. La sfârşitul anilor '90 în apele dintre Golful Delaware şi Golful Mexic au murit mii de peşti din cauza

- 75 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire dezvoltării unei forme toxice de alge numită Pfisteria piscicida. Se crede că motivul pentru dezvoltarea acestei specii toxice de alge a fost saturarea cu apă a terenului agricol, excesul de apă ajungând în râuri şi apoi în mare, fosfaţii şi nitraţii ajutând dezvoltarea algelor. Inundaţiile duc pesticidele toxice şi deşeurile urbane şi industriale în lacuri şi râuri. Eroziunea contribuie şi ea la poluarea apelor. Pământul şi nămolul duse de apă de pe dealurile defrişate, pământurile arate sau de pe terenurile de construcţie pot să blocheze cursul apelor şi să omoare vegetaţia acvatică. Chiar şi cantităţi mici de nămol pot să elimine unele specii de peşti. De exemplu, când defrişările îndepărtează învelişul de plante al versanţilor dealurilor, ploaia poate să ducă pământ şi nămol în râuri, acoperind pietrişul din albia unui râu unde păstrăvii sau somonii îşi depun icrele. Pescăriile marine naturale suportate de ecosistemul oceanului sunt o sursă esenţială de proteine, mai ales pentru oamenii din ţările în curs de dezvoltare. Totuşi, poluarea din golfuri şi estuare ameninţă rezervele de peşte care şi aşa sunt aproape epuizate din cauza pescuitului excesiv. În 1989, 260.000 barili de petrol s-au vărsat din petrolierul Exxon Valdez în Strâmtoarea "Prince William" din Alaska, un vechi şi bogat loc de pescuit. În 1999 s-au raportat 8.539 accidente petroliere în apele şi în jurul apelor Statelor Unite, vărsându-se 4,4 miliarde de litri de petrol. 4.4

Combaterea poluării mediului înconjurător; Politici privind reducerea poluării mediului Principalele obiective ale politicii de mediu din România sunt create pentru a

garanta un mediu curat, şi urmăresc să asigure o viaţă sănătoasă populaţiei, să ducă la eliminarea sărăciei şi a degradării mediului, să regenereze economia pe baza principiilor de dezvoltare durabilă şi să armonizeze legislaţia naţională privind protecţia mediului cu cea a Uniunii Europene. Strategia Naţională pentru Protecţia Atmosferei descrie situaţia actuală în ceea ce priveşte calitatea aerului în România, precum şi măsurile pe care Guvernul le-a pregătit în vederea îmbunătăţirii protecţiei atmosferei şi a calităţii aerului, până în anul 2013. Strategia este structurată pe două perioade de timp: 2004–2006 › perioada de preaderare a României la Uniunea Europeană; 2007–2013 › perioada în care România este deja stat membru al Uniunii Europene. Indicatorii cu privire la calitatea aerului sunt calculaţi pe baza datelor înregistrate de sistemul de monitorizare a calităţii aerului şi sunt consideraţi ca fiind cei mai importanţi, în scopul evaluării situaţiilor concrete, în comparaţie cu ţintele de calitate stabilite de reglementări. - 76 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului Monitorizarea calităţii aerului implică urmărirea elementelor incluse în cele patru categorii de probleme: sursele şi emisiile de poluanţi atmosferici; transferul poluanţilor în atmosferă; nivelul concentraţiilor de poluanţi în atmosferă şi distribuţia spaţiotemporală a acestora; efectele poluanţilor atmosferici asupra omului şi mediului biotic şi abiotic. Principalele surse care emit în atmosferă oxizi de azot (NOBxB, NOB2B) sunt: centralele termice, automobilele, centralele electrice şi o gamă variată de procese industriale (industria sticlei, varului, cimentului, etc.). Oxizii de azot contribuie la dezvoltarea fenomenelor de eutrofizare, ale smogului fotochimic (fiind precursorii formării poluanţilor secundari, ca de exemplu ozonul troposferic şi particulele fine secundare) şi ale ploilor acide. Aerul este factorul de mediu cel mai important pentru transportul poluanţilor, deoarece constituie suportul pe care are loc transportul cel mai rapid al acestora în mediul înconjurător, astfel că supravegherea calităţii atmosferei este pe prim loc în activitatea de monitoring. Din datele de calitate ale aerului, obţinute din reţeaua de monitorizare, rezultă o uşoară îmbunătăţire a calităţii aerului datorată diminuării activităţilor economice şi programelor de retehnologizare şi modernizare, realizate la nivelul unor unităţi industriale, precum şi intensificării activităţii agenţiilor de protecţia mediului (creşterea numărului de inspecţii la agenţii economici a căror activitate produce impact asupra calităţii aerului). Supravegherea calităţii aerului a înregistrat o îmbunătăţire în perioada 1995–2004, prin creşterea numărului de staţii de supraveghere şi a numărului de indicatori monitorizaţi la o singură staţie. Această creştere a fost posibilă datorită dotărilor cu echipamente noi şi moderne, în acest fel realizându-se o monitorizare eficientă a calităţii aerului. Studiile ştiinţifice de impact au pus în evidenţă modificările produse de schimbarea climei asupra sistemelor naturale şi au analizat măsurile de adaptare pentru că aceste modificări să fie minime, astfel încât să se asigure resursele de hrană şi dezvoltarea pe termen lung a societăţii şi economiei. Măsurile de adaptare se referă, în principal, la procedeele de diminuare a vulnerabilităţii ecosistemelor naturale la schimbarea climei, în timp ce măsurile de

- 77 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire reducere privesc diminuarea emisiilor de gaze cu efecte de seră, rezultate în urma activităţii umane. Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice, adoptată în 1992, atrage atenţia asupra creşterii emisiilor în atmosferă a gazelor cu efect de seră ca urmare a activităţilor umane. Efectul de seră datorat acestor emisii determină o încălzire suplimentară a scoarţei terestre, cu efecte negative asupra ecosistemelor şi a stării de sănătate a oamenilor. În ultimii 100 de ani temperatura medie globală a crescut cu 0,6 PPC şi în Europa cu 1,2 PPC, iar în anii ‘90 a fost cel mai călduros din ultimii 150 ani. Se preconizează că temperaturile vor creşte cu 1,4 - 5,8 PPC până în 2010, creşterile cele mai mari înregistrându-se în Europa de Est şi Sud. Articolul 2 al Convenţiei Cadru pentru Schimbări Climatice prevede în mod expres că obiectivul ultim al acestei convenţii este stabilizarea concentraţiei gazelor cu efect de seră în atmosferă, la un nivel care să nu aibă o influenţă periculoasă asupra sistemului climatic. Un astfel de nivel trebuie atins într-un interval de timp care să permită adaptarea ecosistemelor la schimbarea climei, să asigure menţinerea producţiei de hrană şi să dea posibilitatea unei dezvoltări economice durabile.

- 78 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului 4.4.1

Protocolul de la Kyoto Protocolul de la Kyoto este un acord internaţional privind mediul. Protocolul a fost

negociat în decembrie 1997 de către 160 de ţări. Termeni ai acordului Acordul prevede, pentru ţările industrializate o reducere a emisiilor poluante cu 5,2% în perioada 2008-2012 în comparaţie cu cele din 1990. Pentru a intra în vigoare, trebuia să fie ratificat de cel puţin 55 de naţiuni (condiţie deja îndeplinită), care să producă 55% din emisiile globale de dioxid de carbon. Această ultimă condiţie a fost îndeplinită în octombrie 2004 prin ratificarea de către Rusia a protocolului. Ţări participante După Conferinţa de la Marrakech (noiembrie 2001), a şaptea conferinţă a părţilor semnatare, 40 de ţări au ratificat Protocolul de la Kyoto. În octombrie 2004, Rusia, responsabilă pentru 17,4% din emisiile de gaze de seră, a ratificat acordul, lucru care a dus la îndeplinirea cvorumului necesar pentru intrarea în vigoare a protocolului. În noiembrie 2004 ţările participante erau în număr de 127 inclusiv Canada, China, India, Japonia, Noua Zeelandă, Rusia, cei 25 de membri ai Uniunii Europene împreună cu România şi Bulgaria, precum şi Republica Moldova. Ţări ne participante Printre ţările care nu au ratificat acest protocol se află şi Statele Unite, responsabile pentru mai mult de 40% din totalul emisiilor de gaze de seră (anunţ făcut în martie 2001). Obiective Protocolul de la Kyoto, din decembrie 1997, a făcut referire atât la Convenţia privind schimbările climatice cât şi la Protocolul de la Montreal referitor la substanţele care epuizează stratul de ozon şi s-a desfăşurat pe tema limitării cuantificate a emisiilor de gaze cu efect de seră şi angajamentul reducerii acestora. Prin Legea 3/2001, România a ratificat Protocolul de la Kyoto la Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice, numărându-se printre primele state care au ratificat acest document internaţional, de o importanţă deosebită pentru problematica schimbărilor climatice. În mod concret, ţara noastră şi-a luat următoarele angajamente: reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră în perioada 2008-2012 cu 8% faţă de nivelul de emisii înregistrate în anul 1989; realizarea nu mai târziu de 2007 a unui sistem naţional de estimare a

- 79 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire emisiilor de gaze cu efect de seră; elaborarea şi implementarea politicilor în vederea promovării dezvoltării durabile; realizarea înainte de prima perioadă de angajament, respectiv înainte de anul 2008, a Registrului Naţional de emisii de gaze cu efect de seră. Măsuri pentru diminuarea acţiunii poluante a gazelor produse prin arderea combustibililor fosili: ţevile de eşapament ale automobilelor sunt prevăzute cu convertoare catalitice, care transformă gazele poluante în produşi nedăunători; toate maşinile vor funcţiona cu carburanţi fără plumb; cărbunii vor fi prelucraţi înainte de a fi utilizaţi la încălzirea locuinţelor; noile termocentrale sunt prevăzute cu dispozitive pentru reţinerea dioxidului de sulf. Pe plan internaţional s-au luat următoarele măsuri: Uniunea Europeană a dat dispoziţie ca, până în anul 2003, toate centralele din Europa să reducă cu 60% emisia de dioxid de carbon; în anul 1992, la conferinţa de la Rio de Janeiro, 180 de ţări au hotărât ca, în anul 2000, emisia de gaze care produc efectul de seră să fie redusă la nivelul anului 1990. 4.4.2

Politica Europeană privind reducerea poluării Obiectivele politicii mediului Politica în domeniul mediului vizează următoarele obiective: protecţia mediului;

ameliorarea calităţii sale; protecţia sănătăţii publice; utilizarea prudentă şi raţională a resurselor naturale; promovarea măsurilor la nivel internaţional privind rezolvarea problemelor mediului de dimensiuni regionale şi mondiale. Instrumentele utilizate: dispoziţii legislative, în special directive fixând norme de calitate de mediu (niveluri de poluare); norme aplicabile procedurilor industriale (norme de emisii, de concepţie, de exploatare); norme aplicabile produselor (limite de concentraţie sau de emisie pentru un produs dat); programe de acţiune în favoarea protecţiei mediului; programe de ajutor financiar. Necesitatea unei politici comune a mediului Tratatele instituind Comunităţile Europene nu prevedeau competente comunitare explicite în materie de mediu. In confruntarea cu poluarea, în creştere rapidă, statele membre au adoptat măsuri la scară internaţională. Fiind un fenomen transfrontalier, poluarea nu putea fi combătuta în mod eficace doar în limitele frontierelor naţionale. În - 80 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului plus, unele din măsurile adoptate de statele membre împiedicau libera circulaţie a mărfurilor în cadrul pieţei comune. Ca urmare, apelurile şi presiunile pentru acţiuni comune în favoarea mediului s-au multiplicat. În 1972, la puţin timp după prima Conferinţa a ONU asupra mediului, Comisia Europeană a propus elaborarea unui program de acţiune în acest domeniu. La începutul anilor 70, au fost recunoscute necesitatea şi legitimitatea unei politici comune în domeniul mediului. Cu timpul, se va dezvolta progresiv un drept comunitar al mediului, care cuprinde în prezent peste 200 directive şi regulamente. Ele privesc, în principal, protecţia apelor, calitatea aerului, protecţie florei şi faunei, zgomotul, eliminarea deşeurilor. Legislaţia mediului prezintă o caracteristică particulară, anume ea ţine seama de aspectele economice. Legislaţia anterioară lui 1986, nu avea o bază juridica într-un tratat. Actul Unic european atribuie în mod explicit Comunităţii europene competente în domeniul politicii mediului. Astfel, el va oferi o bază juridica formală acelui ansamblu crescând de reglementari asupra mediului. Actul Unic european a fixat trei obiective prioritare politicii comunitare: 1 protecţia mediului; 2 sănătatea umană; 3 utilizarea prudentă şi raţională a resurselor naturale (art. 130 R). Tratatul asupra Uniunii Europene (1992) a stabilit în mod formal conceptul dezvoltării durabile în legislaţia Uniunii Europene. Patru ani mai târziu, tratatul de la Amsterdam a făcut din dezvoltarea durabila un obiectiv primordial al Uniunii Europene. Dezvoltarea viitoare a Uniunii Europene trebuie să se fondeze pe principiul dezvoltării durabile şi pe un nivel înalt de protecţie a mediului. Mediul trebuie să fie integrat în definirea şi punerea în aplicare a tuturor politicilor economice şi sociale ale Uniunii Europene, inclusiv comerţ, industrie, energie, agricultura, transport şi turism. Programe de acţiune ale Uniunii Europene în domeniul mediului În afara legislaţiei, Uniunea Europeană a elaborat programe de acţiune însoţite de directive şi obiective prioritare. Începând cu al treilea program (1983-1986) accentul a fost pus pe principiile fundamentale ale prevenirii şi protecţiei. Programul al patrulea (19861992) viza trecerea la o politică preventivă. În paralel, Uniunea Europeană a iniţiat programe de cercetare în domeniul mediului: ştiinţa şi tehnologia pentru protecţia mediului (STEP); programul european în materie de climatologie şi riscuri naturale (EPOCH). al cincilea program de acţiune intitulat „Pentru o dezvoltare durabilă şi respectuoasă a mediului” (1992-2000), preconiza să progreseze pe calea

- 81 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire unei abordări preventive a protecţiei mediului. Această abordare trasează o nouă cale, integrând politicile, legislaţiile şi proiectele într-un program complet de reforme axate pe un singur obiectiv, anume dezvoltarea durabilă. Conceptul dezvoltării durabile desemnează o dezvoltarea care răspunde nevoilor actuale fără a compromite capacitatea generaţiilor viitoare de a răspunde nevoilor proprii. Al cincilea program caută să completeze deciziile şi regulamentul utilizate ca instrumente în programele precedente cu acţiuni Ia fiecare nivel, angajând grupurile societăţii. Programul pune în evidenţă cinci mari sectoare care pot să degradeze mediul şi să epuizeze resursele naturale: industria, transporturile, energia, agricultură şi turismul. El fixează ţinte de atins în fiecare din ele. Totodată, sunt stabilite cele şase elemente ale acţiunilor dezvoltării durabile a Uniunii Europene: 1)

integrarea considerentelor de mediu în celelalte politici;

2)

parteneriat între uniunea europeană, statele membre, lumea afacerilor şi public;

3)

lărgirea evantaiului de instrumente ale politicii de mediu: impozite, subvenţii, acorduri ferme;

4)

schimbarea schemelor de consum şi producţie;

5)

punerea în operă şi aplicarea legislaţiei europene de către statele membre, întreprinderi etc.

6)

cooperarea internaţională în cadrul „agendei 21” a naţiunilor unite şi celui de-al cincilea program de acţiune în domeniul mediului.

Cooperarea Uniunii Europene cu Europa orientală Mediul este una din priorităţile programelor de ajutor acordat ţărilor situate la estul Uniunii Europene: Phare şi TACIS, având ca scop repararea şi protecţia mediului în ţările amintite. În cadrul acordurilor europene încheiate între Uniunea Europeană şi cele zece tari candidate la aderare este întărit accentul pe problemele mediului în strategiile de aderare, inclusiv furnizarea de ajutor tehnic şi fonduri pentru îmbunătăţirea legislaţiei şi gestiunii în materie de mediu. În prezent ajutorul accentuează asupra investiţiilor. Un program de acţiune larg pentru refacerea şi protecţia mediului, care acoperă întreaga Europă, a fost adoptat în 1995, la a treia conferinţa a miniştrilor mediului (Sofia).

Cooperarea în materie de probleme ecologice mondiale - 82 -

Capitolul IV Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili. Politici privind reducerea poluării mediului Uniunea Europeană cooperează cu alte ţări prin intermediul organismelor ONU, OECDE şi cu alte organisme internaţionale pentru a promova soluţii mondiale la problemele ecologice globale: schimbările climatice, sărăcirea stratului de ozon, pădurile tropicale, biodiversitatea. Aceasta cooperare dă naştere adesea la o convenţie mondială sau regionala care pot constitui un cadru solid pentru acţiunile Uniunii Europene şi ale ţărilor care participa la convenţii protejând habitatele în pericol, mările şi râurile, controlează schimbul internaţional de deşeuri şi produse chimice periculoase. Învăţământ şi formare Mediul este din ce în ce mai mult integrat în învăţământ la toate nivelele, devenind un element component al formării profesionale. El face parte din programul de studiu de bază în marea majoritate a statelor membre. Au proliferat ajutoarele pedagogice sub formă de cărţi, manuale, broşuri, material audiovizual asupra mediului. Comisia Europeană finanţează proiecte de formare pentru profesorii din învăţământul elementar şi secundar precum şi pentru cursuri tehnice şi agricole. De asemenea, a fost publicat un „Ghid european de studii asupra cursurilor de mediu din universitate”. În nouă state membre ale Uniunii Europene poate fi obţinut un masterat european în „gestiunea mediului”. Progresele realizate, perspective Uniunea Europeană a dobândit treptat statutul de prim autor în materie de politică a mediului, la nivel naţional, regional, cât şi în relaţiile internaţionale. Au fost adoptate măsuri în toate domeniile interesând mediul. Circa 70% din angajamentele făcute la scară europeană în 1992 sunt realizate. Progresele se văd mult mai greu în statele membre. Uniunea Europeană s-a orientat către dezvoltarea durabilă, drumul este însă lung şi dificil. Politica în domeniul mediului nu are şanse fără sprijinul sincer al întregii populaţii. Experienţa îndreptăţeşte ideea că politica în domeniul mediului se va Iovi şi în viitor cu conflictul de interese dintre ecologie şi unele sectoare economice. Perspectiva este cea a unui optimism prudent şi moderat. 4.4.3

Aderarea României la convenţiile şi protocoalele internaţionale S-a concretizat prin adoptarea Programului Naţional de Reducere a emisiilor de

dioxid de sulf, oxizi de azot, şi pulberi provenite din instalaţii mari de ardere şi a măsurilor de conformare la valorile limită de emisie. Obiectivele Programului Naţional sunt:

- 83 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire limitarea emisiilor de poluanţi cu efect de acidifiere, eutrofizare şi de formare a ozonului troposferic; îndeplinirea angajamentelor asumate de România prin Planul de Implementare al Directivei 2001/80/CE, care a sat la baza tratatului dintre Statele Membre ale Uniunii Europene şi România, cu privire la aderarea României la Uniunea Europeană; asigurarea reducerii concentraţiilor şi a nivelurilor critice ale dioxidului de sulf şi ale oxizilor de azot sub concentraţiile şi nivelurile critice de depunere, în vederea protejării sănătăţii umane şi a mediului. Ţintele prioritare sunt: reducerea sau limitarea emisiilor provenite din instalaţiile mari de ardere, prin adoptarea de măsuri de conformare la valorile limită de emisie prevăzute în HG 541/2003, cu modificările şi completările ulterioare, respectiv Directiva 2001/80/CE; stabilirea şi atingerea emisiilor ţintă provenite din instalaţiile mari de ardere incluse în Programul Naţional; stabilirea mecanismului de monitorizare a îndeplinirii obiectivelor şi măsurilor propuse în Programul Naţional.

- 84 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor

Capitolul V. 5

Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor La cumpăna dintre milenii, două miliarde de oamenii, o treime din populaţia

globului, nu au acces la sursele moderne de energie. Populaţia globului aşteaptă mai mult de la mileniul III. Cheia unui standard de viaţă ridicat este dată de accesibilitatea la surse de energie nepoluantă, la un preţ pe care oamenii să şi-l permită. Energia afectează toate aspectele unei vieţi moderne. Este o strânsă corelaţie între energia utilizată pe cap de locuitor (care asigură un nivel înalt al productivităţii) şi speranţa de viaţă. Consiliul Mondial al Energiei a prezentat numeroase scenarii care vin în întâmpinarea cerinţelor viitoare de energie şi care pun accent pe dezvoltarea economică, progres tehnologic, protecţia mediului şi etică internaţională. Între 1990 şi 2050, energia primară consumată este estimată să crească cu 50% în acord cu cele mai multe soluţii reale de protecţia mediului înconjurător şi cu 275% în acord cu cea mai înaltă rată de creştere economică. În scenariile care au în vedere protecţia mediului înconjurător, emisiile de carbon sunt prevăzute să scadă uşor sub nivelul din 1990, comparativ cu scenariile ratei înalte de creştere economică ce conduc spre dublarea emisiilor de carbon. Lipsa resurselor de energie prognozată în 1970 nu s-a adeverit până în prezent. Dezvoltarea economică din noul secol nu va putea fi influenţată de resursele geologice. În toate scenariile, perioada de vârf a combustibililor fosili este aproape depăşită. Se prognozează ca benzina şi gazul să continue să fie importante surse de energie; se aşteaptă o creştere semnificativă în domeniul resurselor regenerabile (cu 30÷80% în 2100). Puterea hidro şi biomasa sunt deja factori importanţi în producţia de energie, contribuind cu 28% din totalul energiei cerute, acolo unde resursele regenerabile de energie constituie numai 2% din energia primară utilizată în lume. Energia solară este singura resursă regenerabilă de energie cu un potenţial larg care nu este încă comercializată competitiv ca sursă convenţională de energie. Biomasa, energia eoliană şi energia geotermală sunt comercializate competitiv şi înregistrează progrese relativ rapide. Este clar că o singură sursă de energie nu ne va face să depăşim poluarea produsă de combustibilii fosili în noul secol. Integrarea resurselor energetice locale din fiecare ţară sau regiune în sistemul naţional/regional şi utilizarea mai bună a energiei locale sunt importante în găsirea soluţiilor la problemele energiei locale sau globale. Dezvoltarea durabilă se referă la acel tip de dezvoltare economică ce asigura

- 85 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire satisfacerea necesităţilor generaţiei prezente fără a compromite posibilitatea generaţiilor viitoare de a-şi satisface propriile lor cerinţe. Dezvoltarea durabilă a resurselor regenerabile de energie pune în prim-plan, în ceea ce priveşte industria energetică, următoarele obiective: reorientarea tehnologiilor de producere a energiei şi punerea sub control a riscurilor acestora; conservarea şi sporirea bazei de resurse; reducerea emisiei de CO; dezvoltarea resurselor regenerabile; unificarea proceselor de luare a deciziilor privind energia, economia în general, şi protecţia mediului, în special.

Prin „energie regenerabilă“ se înţelege energia derivată dintr-un larg spectru de resurse, toate având capacitatea de a se reînnoi, ca de exemplu: energia hidraulică, solară, eoliană, geotermală şi din biomasă (resturi menajere, municipale, din industrie şi din agricultură). Figura 5.1

Aceste resurse de energie pot fi utilizate pentru generarea de energie electrică în toate sectoarele de activitate, pentru generarea de energie termică necesară proceselor industriale şi încălzirii locuinţelor, pentru producerea de combustibili necesari transporturilor. Tehnologiile de producere a energiei din resurse regenerabile se află pe diferite stadii de dezvoltare şi comercializare. Din energiile obţinute din surse regenerabile, în anul 1998, în SUA, 55% proveneau din sursa hidraulică, 38% din biomasă, inclusiv deşeuri solide municipale, 5% din sursa geotermală, 1% din sursa solară, 0,5% din sursa eoliană. Resursele regenerabile de energie sunt disponibile pe tot globul şi se găsesc din abundenţă. Tehnologiile energetice bazate pe resurse regenerabile generează relativ puţine deşeuri sau poluanţi care contribuie la ploile acide, smoguri urbane, sau care să determine probleme de sănătate şi nu impun costuri suplimentare pentru depoluarea mediului sau pentru depozitarea deşeurilor. Posesorii de sisteme energetice bazate pe resurse regenerabile nu trebuie să fie îngrijorat de schimbările potenţiale globale ale climatului generate de excesul de CO2 şi alte gaze poluante. Sistemele energetice solare, eoliene şi geotermale nu generează CO2 în atmosferă, dar biomasa absoarbe CO2 când se regenerează şi de aceea întregul proces de generare, utilizare şi regenerare a biomasei conduce la emisiuni globale de CO2 apropiate de zero.

- 86 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Punerea în practică a unei strategii energetice pentru valorificarea potenţialului surselor regenerabile de energie (SRE) se înscrie în coordonatele dezvoltării energetice a României pe termen mediu si lung şi oferă cadrul adecvat pentru adoptarea unor decizii referitoare la alternativele energetice şi înscrierea în acquis-ul comunitar în domeniu. Obiectivul strategic pentru anul 2010 este ca aportul surselor regenerabile de energie in tarile membre al UE, să fie de 12% în consumul total de resurse primare. HG 443/2003 (modificată prin HG 958/2005) stabileşte pentru Romania că ponderea energiei electrice din SRE în consumul naţional brut de energie electrică urmează să ajungă la 33% pană în anul 2010. Cartea Alba a ISES din 2003 prognozeaza procentele fiecărui tip de sursă de energie regenerabilă în producerea de energie în lume (situaţie dată pentru anul 2003) astfel: bioenergie: aproape 11% din energia folosită în prezent pe plan mondial este obţinută din bioenergie; se estimează pentru potenţialul bioenergiei în 2050 o medie de 450EJ (ceea ce este mult mai mult decât cererea totală actuală de energie in plan mondial. energie geotermală: energia geotermală poate fi

o sursă de energie

regenerabilă majoră pentru un număr mare de tari (cel puţin 58 de ţări: 39 pot fi alimentate 100% din energie geotermală, 4 cu mai mult de 50%, 5 cu mai mult de 20% şi 8 cu mai mult de 10 %). energia eoliană: capacitatea globală a energiei eoliene va ajunge la peste 32000MW, iar procentul de creştere este de 32% / an. Ţinta de 12% din cererea mondială de electricitate produsă din energie eoliană până în 2020 pare a fi deja atinsă. energie solară: energia solară a avut o rată de creştere din 1971 până în 2000 de cca. 32.6 %. În “Campania Take-Off” din cadrul Cărţii Albe se propun pentru furnizare, pentru 2010, următoarele capacităţi energetice: biomasa: 135 Mtoe; energie eoliană: 40 GW; energie termică solară: 100 Milioane m2; energie fotovoltaică: 3 GWp; energie solară pasivă: 35 Mtoe; energie geotermală: • GW –energie electrică • 5 GWth – energie termică. În Cartea Verde, se precizează că sursele regenerabile de energie pot contribui efectiv la creşterea resurselor interne, ceea ce le conferă o anumită prioritate în politica energetică.

- 87 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire În “Directiva 2001/77/EC”, din 27 septembrie 2001, privind “Promovarea energiei electrice produsă din surse regenerabile, pe piaţa unică de energie”, se stabileşte obiectivul strategic privind aportul surselor regenerabile în consumul total de resurse energetice primare, care trebuie să fie de 11%, în anul 2010. În Cartea Alba se estimează că, până în anul 2010, se vor crea între 500 000 şi 900 000 de noi locuri de muncă prin implementarea SRE. Cartea Alba prognozeaza o reducere a emisiilor de CO2 estimate, potrivit cu scenariul care trebuie urmărit până în 2010 pentru tarile UE, astfel: Tabel 5.1

Tipul de energie 1. Eoliană 2. Hidro 3. Fotovoltaică 4. Biomasă 5. Geotermală (+pompe de căldură) 6. Colectoare solare Total pentru piaţa UE

Capacitate suplimentară 36 GW 13 GW 3 GWp 90 Mtep

Reducerea de CO2 (mil tone / an) 72 48 3 255

2.5 GW

5 2

94 mil m

19 402

Potenţial amenajabil al S.R.E. în România

Figura 5.2 Harta repartizării potenţialului de resurse regenerabile pe teritoriul României

- 88 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor

a)

Potential solar

In privinţa radiaţiei solare, ecartul lunar al valorilor de pe teritoriul României atinge valori maxime în luna iunie (1.49 kWh/ m2/zi) şi valori minime în luna februarie ( 0.34 kWh/ m2/zi) Potenţial solar-termal Sistemele solar-termale sunt realizate, in principal, cu captatoare solare plane sau cu tuburi vidate, in special pentru zonele cu radiaţia solara mai redusa din Europa. În evaluările de potenţial energetic au fost luate in considerare aplicaţiile care privesc încălzirea apei sau a incintelor/piscinelor (apa calda menajera, încălzire etc.). potential energetic solar-termal Tabel 5.2

Parametru

UM

Tehnic

Economic

Putere termica

MWt

56000

48570

GWh/an

40

17

TJ/an

144000

61200

mii tep/an

3430

1450

m2

80000

34000

Energie termica

Suprafata de captare

Sursa: ANM,I CPE, ICEMENERG, 2006

Potenţial solar-fotovoltaic S-au avut in vedere atât aplicaţiile fotovoltaice cu cuplare la reţea, cât si cele autonome (neracordate la reţea) pentru consumatori izolaţi-solitari. potenţial energetic solar-fotovoltaic Tabel 5.3

Parametru

UM

Tehnic

Economic

Putere de varf

MWp

6000

4000

TWh/an

6,0

4,8

mii tep/an

516

413

60

40

(3m2/loc)

(2m2/loc)

Energie electrica

Suprafata ocupata

Km2

Sursa: ANM,ICPE, ICEMENERG, 2006

- 89 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Potential eolian In strategia de valorificare a surselor regenerabile de energie, potenţialul eolian declarat este de 14.000 MW (putere instalată), care poate furniza o cantitate de energie de aproximativ 23.000 GWh/an. Aceste valori reprezintă o estimare a potenţialului teoretic, şi trebuie nuanţate în funcţie de posibilităţile de exploatare tehnică şi economică. Pornind de la potenţialul eolian teoretic, ceea ce interesează însă prognozele de dezvoltare energetică este potenţialul de valorificare practică în aplicaţii eoliene, potenţial care este mult mai mic decât cel teoretic, depinzând de posibilităţile de folosire a terenului şi de condiţiile pe piaţa energiei. De aceea potenţialul eolian valorificabil economic poate fi apreciat numai pe termen mediu, pe baza datelor tehnologice şi economice cunoscute astăzi şi considerate şi ele valabile pe termen mediu. S-a ales calea de evaluare a potenţialului valorificabil al ţării noastre cea macroeconomică, de tip top-down, pornind de la următoarele premise macroeconomice: condiţiile de potenţial eolian tehnic (viteza vântului) în România care sunt apropiate de media condiţiilor eoliene în ansamblul teritoriului Europei; politica energetică şi piaţa energiei în România vor fi integrate în politica europeană şi piaţa europeană a energiei indicatorii de corelare macroeconomică a potenţialul eolian valorificabil pe termen mediu si lung (2030-2050) trebuie să fie apropiaţi de indicatorii medii europeni. Ca indicatori macroecomici s-au considerat: Puterea instalată (sau energia produsă) în instalaţii eoliene în corelaţie cu PIB pe cap de locuitor –indicatorul Peol/PIB/loc sau Eeol/PIB/loc Energia electrică produsă în instalaţii eoliene în corelaţie cu consumul brut de-energie electrică- indicatorul (cota) Eeol/ Eel Datele de potential tehnic si economic eolian sunt urmatoarele: Tabel 5.4 potential energetic eolian

Parametru Putere nominala Energie electrica

UM

Economic (2030-2050) 3600 2400 8,0 5,3 688 456 Sursa: ANM, ICEMENERG, 2006

Tehnic

MW TWh/an mii tep/an

- 90 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor De asemenea în strategie se propune instalarea a 120 MW până în anul 2010 şi a încă 280 MW până în anul 2015. Conform acestei evoluţii, energia electrică produsa din surse eoliene ar asigura cca 1,6 % din consumul brut de energie electrica in anul 2010. Raportat la cantitatea de energie prevăzuta din surse regenerabile fără hidro de mare putere, energia eoliana ar asigura 12,3% din aceasta cantitate. Reanalizând datele din strategie, considerăm că exista rezerve suficiente pentru o dezvoltare si mai importanta a aplicaţiilor eoliene decât cea prevăzuta. Faţă de un potenţial tehnic amenajabil de 3600 MW (8000 GWh/an), cotele ţintă pentru aplicaţiile eoliene, pot fi pana in 2015 de 200 MW in 2010 si de 600 MW in 2015. b) Potenţial biomasă Din punct de vedere al potenţialului energetic al biomasei, teritoriul României a fost împărţit in opt regiuni si anume: Delta Dunării – rezervaţie a biosferei Dobrogea Moldova Munţii Carpaţi (Estici, Sudici, Apuseni) Platoul Transilvaniei Câmpia de Vest Subcarpaţii Câmpia de Sud

- 91 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Tabel 5.5 Potenţialul de biomasa pe sorturi, regiuni si total, este prezentat in tabelul de mai jos.

Nr

Regiune

Biomasa forest. mii t / an TJ

Delta

-

I

-

Dunarii II Dobrogea III Moldova IV

Carpati Platoul

V Trans. Campia de VI Vest

Deseuri Biomasa agr Biogaz ml. Deseuri lemnoase TOTAL mii t / an mc/an urb.miit/ an mii t / an TJ TJ TJ TJ TJ -

54 451 166 1.728 1.873 19.552 835

19 269 58 802 583 8.049 252

844 13.422 2.332 37.071 1.101 17.506 815

71 1.477 118 2.462 59 1.231 141

182 910 474 2.370 328 1.640 548

8.721

3.482

12.956

2.954

2.740

347

116

1.557

212

365

3.622

1.603

24.761

4.432

1.825

1.248 388 2.569 177 13.034 5.366 40.849 3.693 204 62 3.419 400 Câmpia de VIII Sud 2.133 861 54.370 8.371 4.727 1.478 12.637 1.178 TOTAL 49.241 20.432 200.935 24.620 Aşa cum rezulta din acest tabel, potentialul energetic tehnic al VII Subcarpatii

1.314 6.570 1.350 6.750 4.561 22.805 biomasei

29.897 81.357 65.415 43.757

60.906 110.198 126.639 518.439 este de

cca. 518.400 TJ. Luând ca referinţă pentru potenţialul economic amenajabil anul 2030 rezulta următoarele valori de potenţial: Tabel 5.6 potential energetic al biomasei

Parametru a) Biomasa vegetala Energie termica/electrica

UM

Tehnic

Economic

TJ/an mii tep/an

471000 11249

289500 6915

TJ/an mii tep/an

24600 587

14800 353

b) Biogaz Energie termica/electrica c) Deseuri urbane Energie termica/electrica TOTAL

TJ/an mii tep/an TJ/an mii tep/an

- 92 -

22800 13700 544 327 518400 318000 12382 7595 Sursa: INL, ICEMENERG, 2006

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor c) Potenţialul energetic geotermal Pe teritoriul României, un număr de peste 200 foraje pentru hidrocarburi au întâlnit la adâncimi situate intre 800 si 3500 m resurse geotermale de joasa si medie entalpie (40120

o

C). Exploatarea experimentala a circa 100 de foraje in cursul ultimilor 25 ani a

permis realizarea unor evaluări a potenţialului energetic al acestui tip de resursa. Tabelul de mai jos prezintă o sinteza a principalilor parametrii din perimetrele geotermale importante din România , inclusiv a potenţialului energetic teoretic. Utilizarea energiei geotermice extrase este folosita in proporţie de 37% pentru încălzire, 30% pentru agricultura (sere), 23% in procese industriale, 7% in alte scopuri. Dintr-un număr de 14 sonde geotermale săpate in intervalul 1995-2000 la adâncimi de 1500-3000 m, numai doua sonde au fost neproductive, înregistrându-se o rata de succes de 86%. Tabel 5.7

Nr. Sistemul geotermal crt.

Aria estim. km2

1.

2. 3.

4.

5.

Crişul Negru- Someş Săcuieni, Marghita, Ciumeghiu, Salonta judeţele Bihor şi Satu-Mare Borş Oraşul Borş - judeţul Bihor Oradea Municipiul Oradea - judeţul Bihor Mureş - Crişul Negru Curtici, Macea, Municipiul Arad - judeţul Arad Banatul de Vest Nădlac, Sânnicolau Mare, Săravale,Tomnatic, Lovrin, Jimbolia, Periam, Teremia Mare, Comloşu Mare, Grabat, Beregsăul Mic judeţele Arad şi Timiş Notă: * - calculată

Nr. Adân. Debitul Energ. Tem. de de exploatab teor.* resursei sonde forare il potenţ. -1 l· s m °C MWt m3·h-1

3570

18

1500

148 533

77

29,14

13

4

2800

30 108

100

8,79

77

12

2800

151,5 545,4

83,8

34,1

1060

113)

1500

79 285

58

9.3

2790

20

2000

318 1144,8

77

62,75

considerând că apa geotermală se răceşte până la 30 °C.

- 93 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Tabel 5.8 potential energetic geotermal

Parametru Putere nominala Energie electrica

5.1

UM MWt TJ/an mii tep/an

Tehnic 480 9000 215

Economic 375 7000 167 Sursa: IGR, 2006

Energia solară Soarele este una din 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 acoperi nevoia de energie pe un an întreg a întregii omenirii. Omul utilizează într-o aşa măsură combustibilul pe baza de materie fosilizată – petrolul şi cărbunele – încât rezervele se vor epuiza în a doua parte a secolului viitor. Mai demult, s-a crezut că centrala atomică este o soluţie alternativă, dar gradul sau de periculozitate este demonstrat de catastrofa de la Cernobâl, din 1986. S-a demonstrat că dintre sursele de energie care ar putea înlocui combustibilul fosil, energia solară oferă siguranţa şi acurateţea ce mai mare. 5.1.1 Radiaţia solara Atmosfera reflectă aproximativ 30% şi absoarbe 20% din radiaţia solară; astfel pe suprafaţa solului ajung doar 50 % din ea. Chiar şi aşa însă, această cantitate este de 170 de milioane de ori mai mare decât productivitatea celor mai mari centrale. În zonele tropicale aceasta cauzează arderea tufişurilor, focul izbucnind datorită focalizării razelor solare prin picăturile de rouă, care se comportă ca nişte lentile optice. Grecii au utilizat energia solara încă din anul 400 î.e.n. pentru aprinderea focului, folosind globuri 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. În unele cuptoare se foloseşte un sistem de oglinzi plate pentru a direcţiona razele soarelui pe alimente. Pe aceeaşi idee se bazează şi funcţionarea furnalului solar. În Mont Luis, Franţa, s-a construit o clădire cu mai multe nivele, cu o latură acoperită de oglinzi, astfel încât totalitatea lor să formeze o uriaşă oglindă concavă. Camera de încălzire din focar poate încălzi până la 3000°C – la această temperatură se topesc majoritatea metalelor.

- 94 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor 5.1.2

Panouri Solare Panourile fotovoltaice prezentate mai jos, produc

energie electrică în cantitate corespunzătoare puterii pentru care au fost construite. România dispune de o cantitate de energie solară mult mai mare decât alte ţări dezvoltate (Germania, Austria, Belgia, Olanda, etc), ceea ce face ca utilizarea oricărui panou solar, pentru producerea curentului electric, în locaţii unde nu există acces la reţeaua naţională de energie, să devină foarte Figura 5.3

interesantă.

Dacă luăm în considerare costurile de instalare şi faptul că energia electrică produsă este gratuită, face din panourile solare cea mai buna opţiune. 5.1.3

Clădiri încălzite cu energie solară 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 în partea unde cad razele soarelui la amiază, iar pe partea mai răcoroasă, mai mici. În multe locuri se montează obloane sau jaluzele confecţionate din material izolat termic care se închid noaptea, astfel să se păstreze căldura primită în timpul zilei. Aceasta se numeşte folosirea pasivă a energiei solare.

Figura 5.4

În multe gospodării, energia solară se foloseşte la încălzirea apei. Energia 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 absorbţia unei cantităţi cât mai mari de energie.

- 95 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

5.1.4

Bateriile solare 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 Figura 5.5

semiconductoare.

Astfel de celule au randament mai scăzut, dar sunt funcţionale şi la temperaturi mult mai ridicate. De aceea se folosesc pentru alimentare cu energie a sateliţilor, mai expuşi radiaţiei solare. Cei mai mulţi sateliţi artificiali funcţionează cu ajutorul panourilor solare. 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. 5.1.5

Energie electrică fără reţea de transport la distanţă 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 folosit pentru încărcarea unor acumulatori, astfel alimentarea cu energie electrică nu se întrerupe odată cu lăsarea serii. Bateriile solare oferă siguranţă mare. Odată montate, aproape nu necesită revizie în continuare. Ani întregi pot funcţiona fără nici o supraveghere.

Figura 5.6

În Mare Britanie (U.K.) panourile solare furnizează energie electrică pentru aşa numitele „farurile fără personal”. Un rol asemănător îndeplinesc şi în staţiile ce urmăresc evoluţia vremii în larg, pe mare şi pe ţărm. Pentru a genera energie electrică fotocelulele necesită lumină, nu căldură, de aceea poate funcţiona farul de 360KW al unei piste de aterizare în mijlocul unei zone izolate din Alaska. Încă din anii ’60, sateliţii artificiali de comunicaţii sunt alimentaţi cu ajutorul unor panouri solare enorme. Varianta cea mai avansată este staţia cosmică Freedom. care va fi lansată pe orbită la sfârşitul secolului. Aceasta va fi echipată cu opt panouri solare,

- 96 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor asemănătoare unor aripi, care vor transforma lumina solară într-o putere electrică de 75KW. Daca se va realiza proiectul măreţ al inginerului american dr. Peter Glaser, în secolul 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 flota de 40 de sateliţi (SPS), centrale solare generatoare de energie din radiaţia solară. Energia generată în fotocelule va fi transformată în microunde şi acestea ar fi transmise prin staţii de recepţie terestre. Potrivit Biroului European pentru Navigaţie Cosmică, un număr de 40 de SPS-uri ar acoperi un sfert 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 intr-o aeronavă de metal. Cu toate acestea, mulţi savanţi sunt extrem de convinşi că mare parte a energiei va fi furnizată în viitor de centralele cosmice. 5.1.6

Turnurile solare Anunţat de câţiva ani, Solar Tower e unul din cele mai ambiţioase proiecte de

energie alternativă din istorie. Uzina urmează să producă la fel de multă energie ca un mic reactor nuclear, dar fără pericolele acestuia. Înălţimea acestuia va fi dublă faţă de cea mai înaltă clădire de pe Pământ, CN Tower din Canada. Solar Tower este goală pe dinăuntru, ca un horn. La baza sa se află un sistem de captare a energiei solare – o porţiune circulară, transparentă, ce măsoară în jur de 10 mii de hectare suprafaţă. Aerul de sub sistem se încălzeşte datorită luminii solare şi se ridică prin convecţie, în clădirea sub formă de horn. Aici, în timpul ascensiunii, aerul accelerează până la viteza de 55km/h, punând în funcţiune 32 de turbine, care generează energie electrică în mod Figura 5.7

similar cu un sistem de mori de vânt.

Solar Tower are un avantaj mare faţă de morile de vânt sau de generatorii solari: poate funcţiona fără vânt, timp de 24 de ore pe zi. Datorită mulţimii de celule solare, aerul se încălzeşte în timpul zilei, permiţându-i să funcţioneze încontinuu şi în absenţa soarelui. Până acum, cea mai mare piedică în cadrul proiectului sunt costurile, care variază între 500-750 milioane de dolari.

- 97 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Estimările arată că Solar Tower va genera 200 de MW, destul pentru ca să alimenteze cu energie electrică 200 de mii de locuinţe, iar în acelaşi timp ar reduce emisiile de gaze cu efect de seră, cu 830 de mii de tone anual. “Hornurile (turnurile) solare au devenit un domeniu aparte, în atenţia cercetărilor”, consideră S.A. Sherif, profesor de mecanică şi inginerie aerospaţială la Universitatea din Florida. Sherif a scris câteva lucrări pe tema acestei noi tehnologii la începutul anilor ’90 şi este editorul tehnic al jurnalului ştiinţific Solar Energy (Energie Solară). Deşi costisitoare, turnurile solare “creează energie gratuit”, spune Sherif. În plus, sa dovedit că această tehnologie alternativă funcţionează: un turn solar, înalt de aproximativ 300 de metri, a fost construit în Spania în 1981 de către inginerul german Schlaich Bergermann şi partenerul sau. Producând 50 de kW, acesta a funcţionat timp de şapte ani. Dar cum preţul petrolului era doar 15 dolari pe baril la mijlocul anilor ’80, nu au existat motive pentru a se construi unul mai înalt. “Cu cât e mai înalt turnul, cu atât creşte eficienţa”, a spus Sherif. În ciuda optimismului generat de proiectul Australian Solar Tower, investitorii privaţi ar putea fi descurajaţi de faptul că e nevoie de 10 ani sau mai mult până când ar recupera investiţia iniţială. Acelaşi lucru a fost valabil şi pentru energia nucleară, o tehnologie mult mai complexă şi mai periculoasă. Şi totuşi, guvernul american a investit sume imense în energia rezultată din puterea atomului.

5.1.7

Energia termofotovoltaică O metodă relativ nouă de producere a energiei electrice ce se bazează pe celule de

combustie care realizează conversia energiei termice sau radiaţiile infraroşii, produse prin arderea gazelor naturale sau prin concentrarea energiei solare, în energie electrică. Elementul de bază al noii metode este o celulă solidă de combustie cu oxizi (Solid Oxides Fuel Cell SOFC), iar producţia de energie se realizează prin conversia chimică a substanţelor, şi nu prin ardere. Gazul natural desulfurizat, la o temperatura de 1000°C, este adus în proximitatea unor celule termofotovoltaice formând astfel pile de combustie, în care moleculele se „rup “şi se separă în hidrogen şi oxid de carbon. Hidrogenul se uneşte cu oxigenul din aer pentru a forma apă şi electroni, care generează curentul electric. Procesul de producere a energiei electrice este similar cu inversul procesului de electroliza. Întrucât celulele termofotovoltaice realizează conversia combustibilului direct în energie electrică de două, trei ori mai eficient decât o poate face conversia termodinamică, pilele de combustie constituie, prin definiţie, o tehnologie specifică - 98 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor nepoluantă şi sunt o sursă potenţială energetică de mare perspectivă, care este foarte eficientă, nezgomotoasă şi nepoluantă, compatibilă cu politica de resurse energetice regenerabile, fiabilă şi durabilă (nu au piese în mişcare). O pilă de combustie realizează conversia a aproximativ 50...60% din energia hidrogenului în energie electrică şi produce apă la circa 300°C, temperatură ideală pentru încălzirea mediului din clădiri. Producerea energiei electrice prin celule de combustie şi folosirea apei pentru încălzirea clădirilor ar putea deveni atât de ieftine încât să devină competitive faţă de energia produsă în termocentrale sau în centrale nucleare. Unele firme din Europa şi din SUA au obţinut în anul 2001 certificarea CE pentru centrale de încălzire cu pile de combustie. Tehnologia hidrogenului a ajuns aproape de faza de comercializare şi în aplicaţiile mobile (transport auto). Tendinţa este clară deoarece pilele de combustie au randament dublu faţă de motoarele actuale, iar emisiile sunt practic vapori de apă. 5.1.8

Zonarea energetica solara a României Pornind de la datele disponibile s-a întocmit harta cu distribuţia în teritoriu a

radiaţiei solare în România . Harta cuprinde distribuţia fluxurilor medii anuale ale energiei solare incidente pe suprafata orizontală pe teritoriul României. Sunt evidenţiate 5 zone, diferenţiate prin valorile fluxurilor medii anuale ale energiei solare incidente. Se constată că mai mult de jumătate din suprafaţa ţării beneficiază de un flux debenergie mediu anual de 1275 kWh/m2. Harta solară a fost realizată prin utilizarea şi prelucrarea datelor furnizate de catre: ANM precum si NASA, JRC, Meteotest. Datele au fost comparate şi au fost excluse cele care aveau o abatere mai mare decât 5% de la valorile medii. Datele sunt exprimate în kWh/m2/an, în plan orizontal, această valoare fiind cea uzuală folosită în aplicaţiile energetice atât pentru cele solare fotovoltaice cât şi termice. Zonele de interes (areale) deosebit pentru aplicaţiile electroenergetice ale energiei solare în ţara noastră sunt: primul areal, care include suprafeţele cu cel mai ridicat potenţial acoperă Dobrogea şi o mare parte din câmpia română; al doilea areal, cu un potenţial bun, include nordul câmpiei române, podişul getic, Subcarpaţii Olteniei şi Munteniei o bună parte din lunca dunării, sudul şi centrul podişului moldovenesc şi câmpia şi dealurile vestice şi vestul Podişului Transilvaniei, unde radiaţia solară pe suprafaţă orizontală se situează între 1300 şi 1400 mj / m2.

- 99 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire cel deal treilea areal, cu potenţialul moderat, dispune de mai puţin de 1300 mj /m2 şi acoperă cea mai mare parte a podişului Transilvaniei, nordul podişului moldovenesc şi rama carpatică. Îndeosebi în zona montană variaţia pe teritoriu a radiaţiei solare directe este foarte mare, formele negative de relief favorizând persistenţa ceţii si diminuând chiar durata posibilă de strălucire a Soarelui, în timp ce formele pozitive de relief, în funcţie de orientarea în raport cu Soarele şi cu direcţia dominantă de circulaţie a aerului, pot favoriza creşterea sau, dimpotrivă determina diminuarea radiaţiei solare directe.

Figura 5.8 Harta Aolară a României

- 100 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor 5.2

Energia eoliană 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%).

Figura 5.9 Puterea eoliană instalată şi predicţii pe 1997-2010, Sursa: World Wind Energy Association

Fenomenul de formare al vântului apare deoarece soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti 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 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 forţele eoliene 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 - 101 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire cifre nu iau în considerare îmbunătăţirea randamentului turbinelor şi a soluţiilor tehnice utilizate. Energia

electrică

obţinută

cu

ajutorul

generatoarelor eoliene Whisper, poate susţine foarte uşor necesarul de energie pentru iahturi, bărci, cabine, case la ţară, cabane, mici ferme sau birouri fără posibilitatea conectării la reţeaua naţională de energie. Adăugarea unor panouri solare pentru energie electrică, poate compensa lipsa vântului în zilele şi lunile calme. Fiecare sistem poate include un sistem EZ-Wire care este un controler de încărcare a

Figura 5.10

bateriilor integrat. 5.2.1

Zonarea energetică eoliană a României S-a considerat necesara si oportuna abordarea unor activităţi de reevaluare a

potenţialului eolian al României, prin utilizarea unor mijloace si instrumente adecvate (aparatura de măsura, softuri adecvate etc.) pornind de la datele de vânt măsurate la 22 staţii aparţinând ANM.. La staţiile meteorologice măsurarea celor doi parametri ai vântului, direcţia şi viteza, se efectuează, conform recomandărilor OMM (Organizaţia Meteorologică Mondială), la înălţimea de 10 m deasupra solului. Din păcate, recomandările UE in domeniu, precum si practica actuala , a dovedit însă că viteza de la care este rentabilă exploatarea vântului ca resursă energetică trebuie sa se refere la viteza vântului de la înălţimea rotorului turbinelor centralelor eoliene, situat in prezent de obicei la înălţimi mari (50, 70, 80, 90 m deasupra solului). Ca urmare, a fost elaborata Harta eoliana a României care cuprinde vitezele medii anuale calculate la înălţimea de 50 m deasupra solului. Distribuţia pe teritoriul României a vitezei medii a vântului scoate în evidenţă ca principală zonă cu potenţial energetic eolian aceea a vârfurilor montane unde viteza vântului poate depăşi 8 m/s. A doua zonă cu potenţial eolian ce poate fi utilizat în mod rentabil o constituie Litoralul Mării Negre, Delta Dunării şi nordul Dobrogei unde viteza medie anuală a vântului se situează în jurul a 6 m/s. Faţă de alte zone exploatarea energetică a

- 102 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor potenţialului eolian din această zonă este favorizată şi de turbulenţa mai mică a vântului. Cea de a treia zonă cu potenţial considerabil o constituie Podişul Bârladului unde viteza medie a vântului este de circa 4-5 m/s. Viteze favorabile ale vântului mai sunt semnalate şi în alte areale mai restrânse din vestul ţării, in Banat si pe pantele occidentale ale Dealurilor Vestice

Figura 5.11 Harta eoliană a României cu distribuţia medie anuală a vântului la înălţimea de 50m

- 103 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

5.3

Biomasa si biocombustibilii Centralele energetice bazate pe biomasă produc prin valorificarea (coarderea)

reziduurilor agricole, industriale sau menajere, în arzătoare, alături de cărbune, ţiţei sau gaze, sau prin conversia biomasei în gaze combustibile care pot substitui arderea gazelor naturale. Puterea instalată în asemenea centrale este de circa 20MW, randamentul global al procesului de conversie în energie este de circa 20%, iar costul energiei electrice produse a fost de 0,08...0,12$/kWh în anul 2001. Capacitatea instalată în lume, de energie bazată pe biomasă era în anul 2001 de circa 25.000MW. Cercetările în domeniu se concentrează pe dublarea sau chiar triplarea randamentului de conversie, pe reducerea preţului de cost şi pe soluţionarea depozitării cenuşilor rezultate. De exemplu, o ferma de 900 porci furnizează deşeurile organice şi resturile de hrană pentru o centrală furnizoare de electricitate şi căldură. Resturile fermentează şi se produce gaz de bună calitate, care este folosit drept combustibil. Această centrală pe biogaz înlocuieşte anual 300.000litri de motorină prin procesarea a 4000m3 bălegar lichid, 2000t deşeuri porumb şi 5000t alte reziduuri. Încă un efect pozitiv îl constituie diminuarea poluării mediului. În anii '50, un fermier britanic, Harold Bate, a inventat

un

("digeratorul"),

dispozitiv care

botezat

"digester"

transforma

dejecţiile

animaliere în gaz metan, folosit drept carburant pentru punerea în funcţiune a unei autocamionete. Ce-i drept, ideea nu a "prins", dar nu puţini sunt aceia care sunt încredinţaţi că ea pune în lumină o importantă resursă potenţială în vederea unei soluţii alternative ieftine. Masa vegetală constituie o altă posibilă resursă. Aşa de pildă, oamenii de ştiinţă britanici întreprind în prezent un studiu asupra obţinerii de bioetanol din "heather", vegetaţie măruntă tipică reliefului scoţian. care învelesc ştiuleţii de porumb.

Figura 5.12

În Franţa, bioetanolul în amestec cu benzina este folosit pe post de combustibil la anumite tipuri de maşini. Iar în Brazilia, un număr de vehicule auto sunt puse în mişcare cu

- 104 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor ajutorul etanolului obţinut din frunzele O alta soluţie alternativă o constituie uleiul comestibil, adică untdelemnul, care poate înlocui cu succes motorina. După ce a fost folosit la gătit în lanţurile de restaurante de tip fast food şi nu numai, uleiul comestibil care se adună în mari cantităţi poate fi utilizat şi ca biocombustibil. De altfel se pare ca motorul diesel care funcţionează pe bază de motorină a fost iniţial conceput pentru a funcţiona pe bază de ulei de arahide. Zonarea energetică a potenţialului biomasei al României Harta prezentată indică sugestiv situaţia asigurării localităţilor cu energie termică prin termoficare.

Figura 5.13 Harta cu distribuţia resurselor din biomasă a Romaniei

5.4

Energia geotermală În literatura de specialitate, prin energie geotermală se înţelege acea parte a energiei

telurice care poate fi exploatată eficient din punct de vedere economic, în prezent sau întrun viitor prognozabil. Această formă de energie este stocată în zăcăminte geotermale, definite ca “apa de convecţie din crusta superioară a Terrei, şi care, într-un spaţiu limitat, transferă căldura de la o sursă de căldură de profunzime la un rezervor de acumulare a ei şi care, de regulă, este suprafaţa liberă a Pământului”, conform definiţiei date de Hochstein în anul 1990. Un câmp geotermal şi, mai pe larg, o resursă geotermală se plasează în plăci

- 105 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire tectonice specifice când există anumite condiţii tipice: geologice, hidrologice, structurale şi fizice. Căldura sursei: de obicei, o intruziune magmatică de mică adâncime care generează anomalie termală. Gradientul termal în apropierea crustei de mică adâncime este mai mare decât 3°C/100 m care este un gradient normal. Rezervorul: o rocă gazdă cu permeabilitate pe o scară mai mare de transmisivitate. chiar primară sau secundarăcare permite circulaţia fluidelor geotermale, dar are proprietăţi de reţinere pentru a permite fluidelor să se încălzească în interiorul rezervorului. Când are loc convecţia, vâscozitatea şi coeficientul de dilataţie a unui fluid sunt de asemenea, implicate, sistemul ajunge la eficacitate maximă. Etanşare: o formă de acoperire, peste rezervor, cu impermeabilitate suficientă chiar primară sau secundară care să izoleze sistemul geotermal de suprafaţa apei de termalitate scăzută. Încărcarea: pentru restaurarea (recondiţionarea) unui rezervor când are loc extracţia. Când condiţiile de mai sus sunt satisfăcute, apa din sistemul de reîncărcare se scurge în rezervor şi atinge echilibrul termal la care roca gazdă este expusă de către sursa de căldură. Un transfer de căldură are o eficacitate maximă când în rezervor este declanşat un sistem de circulaţie convectiv. Această condiţie permite sistemului să obţină fluide calde la o mică adâncime şi face exploatarea depozitelor geotermale mai uşoară şi mai favorabilă economic. În figura 1. Este prezentat schematic mecanismul unui sistem geotermal ideal. Resursele de rocă caldă uscată şi resursele geopresurizate au subiecte de investigaţii R&D. Înainte ca aceste concepte să poată fi dezvoltate comercial este necesar ca unele dificultăţi tehnice minore să fie rezolvate Resursele de rocă caldă uscată se găsesc în regiuni de adâncime forabilă din punct de vedere economic, lipsite de prezenţa naturală a apei, unde temperaturile sunt destul de mari să încălzească apa ce este introdusă prin tubulatura de foraj către o temperatură ce poate fi folosită. Cele mai folosite regiuni investigate până acum nu au fost în totalitate “uscate “. În prezent, această tehnologie reprezintă o investiţie de viitor şi ar pute fi folosită în rezervoare de entalpie ridicată. Resursele geopresurizate se găsesc în regiuni adânci, unde energia termală găsită în fluidul din roci este argumentată de o presiune foarte ridicată de la adâncime mare de îngropare şi separate sub un mare sifon impermeabil. Aceste resurse încă aşteptă evaluarea şi exploatarea adecvată. - 106 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Parametrul obişnuit pentru clasificarea resurselor geotermale este Entalpia fluidelor geotermale. Entalpia este folosită pentru a determina potenţialul energetic energie termală a fluidelor. Astfel, resursele geotermale sunt, în general, împărţite în resurse de entalpie joasă, medie şi înaltă în funcţie de temperatura fluidului, în concordanţă cu diferite criterii: Criteriul termal, după diferiţi autori. Tabel 5.9

Entalpie joasă

Muffler & Cataldi, 1978 150°C

Criteriul de utilizare: În concordanţă cu disponibilitatea tehnologiei de exploatare. Tabel 5.10 Entalpie înaltă Entalpie

Potrivită pentru generare de electricitate

joasă- Mult mai potrivită pentru utilizare directă în încălzire

medie

Criteriul fizic: În concordanţă cu starea fizică a fluidului geotermal. Tabel 5.11 Entalpie înaltă Entalpie mediejoasă

Vapor/sisteme geotermale predominant de abur uscat Sisteme geotermale predominant apă t>220°C Sisteme geotermale predominant lichid

- 107 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Figura 5.14 Alimentarea zăcământului geotermal

În sisteme predominant, apa lichidă este faza continuă şi de regulator de presiune. Câţiva vapori se pot găsi ca bule separate. Aceste sisteme geotermale sunt cele mai larg răspândite în lume, depinzând de condiţiile de temperatură şi presiune: apă caldă, mixtură de abur şi apă, abur umed şi, în unele cazuri, poate fi produs abur uscat. . În sistemele predominant–vapori (abur uscat), apa şi vaporii coexistă în rezervor, cu vaporii ca fază continuă şi regulator de presiune. Sistemele geotermale de acest tip, sunt reprezentate de cele de la Larderello, în Italia şi Geysers în California. Aceste sisteme de temperatură înaltă sunt rare. În aceste câmpuri este produs abur uscat şi supraîncălzit. Instalaţiile de abur suprasaturat sunt cele mai simple şi cele mai folosite instalaţii din Italia, California, Japonia şi au putere mare, generând peste 70% electricitate din energia geotermală. Energia geotermală este rezultatul a două fenomene diferite: radioactivitatea naturală a solului sau prezenţa unor roci fierbinţi în apropierea unor pungi de lavă. Resursele

energetice

geotermale

includ

vapori

supraîncălziţi, apă fierbinte, pietre uscate fierbinţi, magma fierbinte şi zone încălzite ale suprafeţei Pământului. Costul energiei electrice produsă geotermic a fost în anul 2001 de aproximativ 0,05...0,08$/kWh. Figura 5.15

- 108 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Emisiile de dioxid de carbon sunt reduse considerabil (cu 25% faţă de cele mai bune centrale pe gaz şi cu 50% faţă de cele mai bune centrale pe păcură). Energia geotermala poate fi: -de înaltă temperatură (caracteristica zonelor vulcanice), pânzele de apă limitrofe ajungând la sute de grade, realizând o vaporizare parţială care se utilizează într-o centrală electrică. Accesul la pânza de apă este dificil. Uneori, adâncimea de foraj poate depăşi 10.000 m; -de joasă temperatură, accesibilă în orice parte a globului. Temperatura scoarţei pământeşti creşte în adâncime cu 3°C la fiecare 100m. Diferenţa de temperatură creată ar putea fi aplicată în termoficare prin

Figura 5.16

recircularea fluidului în pompe de căldură, nu în producerea energiei electrice. Energia geotermală a fost folosită în producerea energiei electrice încă din 1913, iar în următoarele patru decenii au fost produşi sute de MWh atât pentru generare de energie electrică, cât şi pentru utilizatorii direcţi. Utilizarea energiei geotermale a crescut rapid în ultimele trei decenii. În anul 2000, resursele geotermale au fost identificate în peste 80 de ţări şi s-a înregistrat creşterea utilizării energiei geotermale în 58 dintre acestea. Energia electrică este produsă cu abur geotermal în 21 de ţări răspândite în toate continentele. Cinci ţări obţin 10÷22% din producţia lor de electricitate utilizând energie geotermală. Numai o mică parte din potenţialul geotermal existent s-a dezvoltat până în prezent, dar perioada actuală este o perioadă amplă pentru accelerarea utilizării energiei geotermale atât pentru producerea curentului electric, cât şi în aplicaţii directe. Energia geotermală, cu tehnologia şi resursele sale abundente, poate aduce contribuţii semnificative la reducerea emisiilor poluante şi a efectului de seră.

- 109 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

5.4.1

Potenţialul energetic geotermal Fluxul termic mediu de căldură dinspre interiorul Pământului: 58 Fluxul MW/km2. termic: Fluxul termic mediu de căldură pentru Europa: 62 MW/km2 Cantitatea de căldura conţinută în interiorul Pământului este estimată la 126 x 1030 Joule. Acest lucru echivalează cu 3.5 x 1025 kWh = 3.5 x 1022 MWh.

Dacă toată căldura ar fi degajată pe durata unui singur an ar rezulta o putere echivalentă de 4 x 1017 MW. Source: © 2000 Geothermal Education Office Energia geotermala reprezintă căldura acumulată în roci şi în fluidele ce umplu porii acestora. Energia geotermala este energia termica conţinuta de materia anorganica din interiorul pământului sub forma de căldura sensibila si produsa in cea mai mare parte din descompunerea lenta a substanţelor radioactive naturale existente in toate tipurile de roca. Căldura provine din energia care se propagă radial de la centru către exteriorul Pământului şi este furnizată continuu. Temperatura înaltă de la centrul Pământului se explică prin originea Pământului, prin existenţa izotopilor radioactivi de uraniu (U238, U235), thorium (Th232) şi potasiu (K40) în Pământ. Procesul de propagare se desfăşoară în permanenţă şi se poate spune că energia geotermală este o sursă de energie inepuizabilă. Energia geotermală este una din alternativele care pot satisface nevoia omului pentru energie, minimizând impactul asupra mediului. In zona in care, din cauza temperaturii ridicate, rocile se găsesc in stare topita (de magma), căldura se transmite in cea mai mare parte prin convecţie datorita mişcării masei topite si prin conducţie in proporţie mai redusa. In zonele cu temperaturi mai scăzută, caracterizate prin faptul ca materia se găseşte in stare solida, căldura se transmite numai prin conducţie. Gradientul geotermal exprimă creşterea temperaturii cu adâncimea, valoarea medie fiind de 2,5-3°C/100 m, ceea ce corespunde unei temperaturi de 100 °C la 3000 m adâncime. Există numeroase zone unde valoarea gradientului geotermal diferă considerabil faţă de valoarea medie. Spre exemplu în zonele unde platoul de rocă a suferit prăbuşiri rapide şi bazinul este umplut cu sedimente „foarte tinere” din punct de vedere geologic, gradientul geotermal poate fi mai mic de 1°C/100 m. Pe de altă parte în alte zone

- 110 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor geotermale gradientul depăşeşte de câteva ori media. In general, valoarea acestui gradient este de 25 0C/km, însă exista numeroase zone in care gradientul termic din apropierea scoarţei este mult mai mare. Aceste zone sunt adevărate rezervoare termale subterane, de energie geotermică de potenţial ridicat, care, in anumite condiţii favorabile, pot fi exploatate pentru a deservi instalaţiile de încălzire si instalaţiile de preparare a apei calde menajere. Sistemele geotermale pot fi găsite în zone cu un gradient geotermal normal sau aproape normal şi în regiuni joase, unde gradientul geotermal poate fi semnificativ mai ridicat decât media. În primul caz sistemele vor fi caracterizate de temperaturi scăzute, de obicei ajungându-se până la 100°C pentru adâncimi optime din punct de vedere economic. În al doilea caz temperaturile se pot situa într-o plajă largă, de la foarte scăzute până la foarte înalte, atingând 400°C. Un sistem geotermal poate fi descris ca un sistem în care apa este folosită ca agent de transport, prin intermediul căruia căldura este preluată de la sursa din subsol şi transmisă la suprafaţa către un consumator. Un sistem geotermal este compus din 3 elemente principale: o sursă de căldură, un rezervor şi un fluid. Sursa poate fi o intruziune de rocă magmatică de temperatură foarte înaltă (> 600°C), situată la adâncimi relativ mici (5-10 km). Rezervorul este un volum de roci fierbinţi, permeabile, de la care fluidele transportoare extrag căldura. Rezervorul este de obicei acoperit de un strat de roci impermeabile şi conectat cu o zonă de încărcare de suprafaţă, prin care apa din precipitaţii poate înlocui total sau parţial fluidele ce se pierd din rezervor prin izvoare sau sunt extrase prin sonde. Fluidul geotermal este apa, în majoritatea cazurilor din precipitaţii, în stare lichidă sau vapori, funcţie de temperatură şi presiune. Această apă transportă de asemenea elemente chimice şi gaze precum CO2, H2S etc. Sistemele geotermice se clasifica in funcţie de temperatura si presiunea sistemului si de modul in care energia termica este transferata spre sol. Se identifica următoarele tipuri de sisteme geotermice: A) Surse hidrotermale Aceste surse se bazează pe circulaţia apelor meteorice (de suprafaţă) care se infiltrează în scoarţa Pământului până la adâncimi cuprinse în intervalul 100 m – 4,5 km. Circulaţia este asigurată în mod natural pe baza diferenţei dintre densitatea apei reci, respectiv a apei fierbinţi sau a vaporilor de apă.

- 111 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Figura 5.17

O sursă hidrotermală necesită trei elemente principale: sursă de căldură; un rezervor de apă alimentat cu apa de suprafaţă; un strat de roci impermeabile care să susţină rezervorul de apă. În mod uzual o sursă hidrotermală este exploatată prin executarea unor foraje până la rezervorul de apă şi extragerea apei fierbinţi sau a vaporilor de apă. Apa din rezervor poate ajunge la suprafaţă şi prin mijloace naturale cum ar fi izvoarele calde (fumarolele si gheizerele). Din punct de vedere al nivelului termic se disting : surse hidrotermale de înaltă temperatură (temperaturi cuprinse în intervalul 180 – 350 c): încălzirea apei se datorează contactului cu roci fierbinţi. surse hidrotermale de joasă temperatură (< 180 C): încălzirea apei se realizează prin contactul cu roci fierbinţi, dar şi datorită altor cauze cum ar fi fisiunea unor substanţe radioactive. În funcţie de starea de agregare a apei din rezervorul hidrotermal se întâlnesc următoarele situaţii: rezervoare în care apa se găseşte predominant sub formă lichidă; rezervoare în care apa se găseşte predominant sub formă de vapori. Sursele hidrotermale sunt cvasi-regenerabile. O exploatare neraţională a acestora poate conduce la diminuarea potenţialului rezervoarelor subterane de apă. B) Surse sub presiune

- 112 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Apa conţinuta in aceste rezervoare are salinitate scăzută si în compoziţia sa se găseşte metan dizolvat. Apa şi metanul sunt ţinute captive de straturi de roci impermeabile în rezervoare existente la mari adâncimi (3 – 6 km) caracterizate prin valori deosebit de ridicate ale presiunii. Temperatura apei se situează în general în intervalul 90 – 200 C. Sursă geotermală sub presiune se caracterizează prin trei forme de energie: căldură; energie chimică datorată gazului metan dizolvat în apă; energie hidraulică (într-o mai mică măsură) datorată presiunii existente în rezervor. Sistemele geopresurizate pot fi exploatate atât termic, cat si hidraulic. Cele mai importante surse geotermale sub presiune au fost descoperite în partea nordică a Golfului Mexic. C) Roci fierbinţi Acest tip de sursă constă din straturi de roci fierbinţi existente în scoarţa terestră. Spre deosebire de sursele hidrotermale în acest caz nu există rezervoare subterane de apă sau posibilităţi de infiltrare a apelor de suprafaţă. Exploatarea se realizează prin forare. In zona rocilor fierbinţi, se pompează apa rece în scopul constituirii unui rezervor. Apa preia căldura de la roci şi este adusă ulterior la suprafaţă printr-un puţ de extracţie. Ţinând cont de aceste aspecte, această resursă este practic nelimitată şi este mai accesibilă decât resursele hidrotermale. Până în prezent se menţionează preocupări în acest sens in Marea Britanie şi in Statele Unite. D) Magma Magma reprezintă cea mai mare resursă geotermală, fiind formată din roci topite situate la adâncimi mai mari de 3 – 10 km. Temperatura magmei se situează în general în intervalul 700 – 1200 C. Nu au fost realizate cercetări privind utilizarea acestei resurse, în principal şi datorită accesului anevoios la adâncimile la care se găseşte magma. 5.4.2

Stadiul actual privind utilizarea resurselor geotermale Resursele geotermale sunt potrivite pentru o serie de tipuri de utilizări. Următoarele

diagrame din figura următoare (Diagrama Lindal) rezumă utilizările posibile. Această diagramă accentuează câteva aspecte importante ale utilizării resurselor geotermale. Exploatarea resurselor geotermale poate fi împărţită în două clase importante

- 113 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire potrivit cu tipurile de aplicaţie: 1.

utilizări directe (conversia energiei geotermale în energie electrică), care este posibilă peste 100°C;

2.

utilizări indirecte.

Prin utilizarea sistemelor cascadă, prin combinarea aplicaţiilor, este posibilă mărirea utilizării căldurii, a proiectelor geotermale, înaintea reciclării fluidului epuizat. Temperatura resursei poate limita utilizările posibile la temperaturi egale sau mai mari de 20°C; în cazul temperaturilor scăzute, resursele sunt exploatate doar în condiţii speciale sau prin utilizarea pompelor de căldură.

- 114 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor

[°C] 190 180 ABUR SATURAT

170

Evaporarea solutiilor super concentrate Refrigerarea prin absorbtia amoniacului Apa grea prin procedeul hidrogenului sulfurat Uscarea diatomitului Uscarea cherestelei

160

Alumina prin procedeul Bayer

150

Uscarea produselor alimentare

140

Conservarea alimentelor Rafinarea zahărului

130

Extractia sărurilor prin evaporare si cristalizare Apă potabilă prin distilare

120

Conservarea solutiilor saline Uscarea betoanelor uzuale

110

Energie electrică (cu turbine de abur)

Uscarea vegetalelor: legume, fructe, nutret Spălarea si uscarea lânei

Energie electrică (centrale electrice binare)

100 Uscarea pestelui

90 Încălzire centrală: sere, locuinte

80 LICHID

Refrigerare (limita inferioară)

70 60 50 40 30 20

Încălzirea fermelor zootehnice Încălzirea serelor (aer si sol) Cultivarea ciupercilor Balneologie Încălzirea solului Piscine Biodegradare, fermentare Deszăpezire, dezghetare Piscicultură, cresterea puietului de peste

Figura 5.18

- 115 -

Încălzire (cu pompe de căldură)

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire În continuare, sunt prezentate datele privind utilizările energiei geotermale în anii 1995, 2000 şi 2005[Lund.’05]. Cea mai amplă utilizare o reprezintă încălzirea districtuală care ocupă 77% din totalul energiei utilizate şi 81% capacitatea instalată. Tabel 5.12 Capacitate instalată,

Utilizare,

MWt 2 005 1

Pompe geotermale de căldură Încălzire spaţiu

Încălzire sol şi sere

Acvacultură

Uscarea culturilor agricole

Utilizări industriale

Balneologie şi agrement

5.723

Alte utilizări

TOTAL

.275

.158

1

6

1 57 4

4

3

8

5.289

15

.885

37

.045

1 5.145

1

3

2 .664

61.418

,47

,46

,45

,46

,56

,61

,39

,41

,44

,53

,72

,68

,59

,49

,64

,46

,18

,30

,31

,39

,70

,30

,30

,40

,41

2 .249

1 90.699

,42

1 .124

.034

,40

1 5.742

.063 1

38

0.120

9.546

,25

1

7

1

1

2 7.825

.085

.124

0.220

,14

1

1

7

1 14

6

1.068

3

3.493

.038

,17

1

1

1 44

.957

38

.013

4

5.742

1.733

995

1

1

2 7

74

.911

0.969

7

8.230

7.864

000

3

1

1 .097

4

89

9.607

6

4.617

2.926

005 1

4

1 .085

05

3.275

2.868

1 995

2

5 .576

.246

2 000

6.673

3

1

16

005 8

.854

.263

.348

2 995

5

4

Topirea zăpezii şi răcire spaţiu

2 000

Factor de capacitate

TJ/an

1 12.441

Pompe geotermale de căldură. Capacitatea instalată este de 15,723MWt şi energia utilizată anual este de 86,637TJ/an cu un factor de capacitate de 0,17 în modul de încălzire. Echivalentul numărului unităţilor instalate de 12-KWt este de aproximativ 1.3 milioane, aproape dublu faţă de numărul unităţilor din anul 2000. Mărimea unităţilor individuale măsoară circa 5.5kWt de la utilizare rezidenţială până la 150-kWt pentru instalaţii comerciale şi instituţii. Încălzire spaţiu. Capacitatea instalată este de 4,158 MWt iar energia utilizată anual este de 52,868 TJ/an. Islanda, Turcia, China şi Franţa sunt lideri în domeniul încălzirii districtuale, la fel şi Australia, Rusia, Japonia şi Statele Unite. Japonia domină prin utilizarea sistemului individual de încălzire. - 116 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Încălzirea solului şi a serelor Capacitatea instalată este de 1,348 MWt iar energia utilizată anual este de 19,607TJ/an. Un total de 30 de ţări raportează o încălzire geotermală pentru sere, principalele ţări fiind: Georgia, Rusia, Turcia, Ungaria, China şi Italia. Câteva ţări, ca Macedonia, au raportat o scădere în utilizarea energiei geotermale în sere datorită problemelor economice. Uscarea culturilor agricole. Un număr de 17 ţări au raportat utilizarea energiei geotermale pentru uscarea diferitelor cereale, legume şi fructe în anul 2000. Exemple de astfel de produse sunt: ceapa (USA), paste şi alte cereale (Serbia), fructe (Guatemala şi Mexic), lucernă (Noua Zeelandă), nuci de cocos (Philipine). Există un larg potenţial şi interes privind utilizarea energie geotermale pentru uscarea culturilor în regiunile tropicale. Utilizări industriale Aceasta reprezintă categoria care are aplicaţii în 15 ţări unde instalaţiile tind să fie mari consumatoare de energie. Exemple incluse în această categorie sunt: îmbutelierea sticlelor cu ape şi sucuri carbogazoase, pasteurizarea laptelui, industria pielăriei, extracţii chimice, creşterea ciupercilor, extracţia de sare, etc. O uzină pentru extragerea zincului în zona Văii Imperiale din California de Sud a pornit operaţia dar a fost oprită după o scurtă perioadă datorită problemelor economice şi tehnice. Utilizarea energiei geotermale a crescut semnificativ încă din anul 2000 cu o capacitate instalată de 489 MWt şi 11,068 TJ energie utilizată anual. Topirea zăpezii şi răcirea spaţiului. În această zonă sunt doar câteva aplicaţii limitate cu privire la proiecte de pavare cu zăpadă topită. Un total de aproape 1 milion de metrii pătraţi de pavaje sunt încălzite prin utilizarea energiei geotermale, majoritatea fiind aflate în Islanda. Un proiect utilizând topirea zăpezii prin abur se află în Argentina pentru a ţine legătura pe timpul iernii între comunităţile din munţii Andes. Puterea necesară variază de la 130 la 180W/m². Răcirea spaţiului este limitat, doar 6 ţări au raportat utilizarea a 288,5TJ/an şi o capacitate instalată de 55,6MWt. Topirea zăpezii nu este inclusă în acest proces. Balneologie şi agrement. Aproape fiecare ţară deţine piscine (inclusiv tratamente balneologice) dar multe permit scurgerea continuă a apei prin utilizarea ei continuă. Capacitatea instalată a crescut cu 24% în ultimii 5 ani dar energia utilizată anual a scăzut cu aproximativ 5% datorită schimbărilor raportate în Japonia. Datele din Japonia exclud hotelurile care utilizează apă - 117 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire termală pentru agrementi, care probabil contează pentru scăderea energiei anuale. Alte utilizări. Alte utilizări cu capacitate instalată de 86MWt şi energie utilizată anual de 1,045TJ/an, au fost raportate de 6 ţări; utilizări în cadrul fermelor (Argentina şi Tunisia), cultivarea spirulinei şi desalinizare (Grecia) şi extracţie de metan (Bulgaria). La sfârşitului secolului XX, când energia geotermală era folosită pe scară largă pentru încălzirea spaţiilor, utilizări industriale şi balneologie, Prinţul Piero Ginori Conti a iniţiat o centrală electrică cu abur geotermal la Larderello, Toscana, în 1904. Pentru prima dată energia geotermală a fost utilizată pentru încălzirea pe scară largă a unui cartier municipal în Islanda, în 1930. După opt ani, energia geotermală a fost produsă comercial şi în ultimele patru decenii s-au produs sute de MWh pentru producerea de energie electrică şi utilizatorii direcţi. Utilizarea energiei geotermale a crescut rapid în timpul ultimelor trei decenii. În 2000 resursele geotermale au fost identificate în peste 80 de ţări şi s-a înregistrat utilizarea energiei geotermale în 58 de ţări din întreaga lume. În întreaga lume, utilizarea energiei geotermale este de aproape 49. TWh/an de electricitate şi 53. TWh/an pentru utilizatori direcţi (vezi tabelul 5.1.). O nouă estimare a potenţialului geotermal din întreaga lume (Stefansson 1998) ne dă capacitatea totală pentru generare de electricitate (temperatura resurselor este peste 150°C) ca 11.000±1.300. TWh/an şi potenţialul total al resurselor pentru utilizatori direcţi (resurse cu temperaturi mai mici de 150°C), mai mare de 1.400. EJ/a. (390.000TWh/an căldură). Aceste estimări pentru potenţial acoperă resursele cunoscute şi cele neidentificate. Stefansson (1998) estimează identificarea resurselor geotermale la 2.000±140. TWh/an pentru generare de electricitate şi mai mult de 7.000. TWh/an căldură, pentru utilizatori direcţi. Prima versiune a acestor estimări a fost făcută de Bjornsson în 1998. Este foarte clar că energia geotermală utilizată în prezent, 49. TWh/an pentru producerea de electricitate şi 53. TWh/an pentru utilizatori direcţi, este o foarte mică fracţie din potenţialul geotermal identificat. Este momentul de a accelera utilizarea energiei geotermale atât pentru producerea de energie electrică, cât şi pentru utilizatorii direcţi.

- 118 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor Tabel 5.13 Utilizarea energiei geotermale pentru generare de energie electrică Şi utilizare directă în 2000 Generare de electricitate Contine

Capacitate

nt

a instalată

Producţia totală

Utilizator direct Capacitatea instalată

Totalul producţiei

MWe

GWh/a

%

MWt

GWh/a

%

Africa

54

397

1

125

504

1

America

3.390

23.342

47

4.355

7.270

14

Asia

3.095

17.510

35

4.608

24.235

46

Europa

998

5.745

12

5.714

18.905

35

Oceania

437

2.269

5

342

2.065

4

Total

7.974

49.263

100

15.144

52.979

100

Energia geotermală are, în prezent, un considerabil potenţial economic, numai în ariile unde zăcămintele geotermale sunt concentrate la adâncimi mai mici de 3 km. Prin utilizarea pompelor de căldură, energia geotermală poate fi folosită aproape în toate ţările, atât pentru asigurarea condiţiilor de confort termic şi prepararea apei calde menajere, deoarece pompa de căldură, prin caracteristicile sale, necesită temperaturi scăzute ale fluidului geotermal, fluid care, în aceste condiţii, se găseşte la adâncimi economic exploatabile. Trebuie accentuat că pompele de căldură pot fi folosite oriunde. În timpul ultimului deceniu un număr de ţări au încurajat utilizatorii casnici individuali să-şi instaleze pompe de căldură în sursele din pământ pentru asigurarea condiţiilor de confort termic şi prepararea apei calde menajere. Metodele de stimulare financiară au fost propuse în comun de guverne şi centralele electrice, iar pompele de căldură reduc necesarul pentru puterea de vârf şi înlocuiesc noile capacităţi generatoare de energie. Pe teritoriul SUA au fost instalate pe această cale 400.000 pompe de căldură, cu o putere instalată de aproximativ 4.800.MWt cu o producţie de 3.300. GWh/an în 1999. Creşterea anuală este de aproximativ 10%. Lideri în domeniu sunt: Elveţia, Suedia, Austria, Germania şi Canada. Elveţia, o ţară care nu este cunoscută pentru izvoare calde sau gheizere, dă un exemplu a impactului pe care poate să-l aibă aplicaţiile geotermale şi ce poate să însemne o ţară care anterior a fost denumită fără geotermalism. Energia extrasă din pământ cu ajutorul pompelor de căldură în Elveţia (Rybach 2000) este de aproximativ 432. GWh/an. Rata anuală de creştere este de 12%. Elveţia este o ţară cu populaţie de aproximativ 7.000.000 de locuitori. Dacă acelaşi nivel al utilizării pompelor de căldură s-ar realiza în Japonia (130mil. Locuitori) utilizarea energiei geotermale prin pompele de căldură s-ar ridica la 8. TWh/an. Aceasta este o valoare respectabilă în comparaţie cu - 119 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire utilizarea directă în Japonia care, în 1999, a fost de 1,5 TWh/an exclusiv în balneologie (Sekioka 2000) iar utilizarea totală, în 1996, a fost de 7,5 TWh/an pentru utilizatorii direcţi şi balneologie (Uchida, 1997). În întreaga lume, oameni din 64 de ţări au avantajul să folosească resursele geotermale în variate forme. Scara de utilizare este foarte largă. O ţară cu o mare dezvoltare a utilizării energiei geotermale este Islanda, care obţine 5% din totalul energiei primare utilizate din geotermalism, restul provine: 18% din hidrocentrale, 30% din resurse de benzină, 2% din cărbune. Aproximativ 68% din energia primară a Islandei este produsă cu ajutorul resurselor regenerabile de energie. Media aritmetică pentru ţările din lumea europeană este puţin peste 5%. Numai în ţările din Uniunea Europeană cu un consum intern brut peste 8%, energia provine din resurse regenerabile. Acestea sunt: Elveţia şi Austria cu aproximativ 22%; la fel Portugalia şi Finlanda cu aproximativ 19%. În Islanda, energia geotermală este utilizată în proporţie de 86% pentru încălzirea spaţiului şi 16% pentru producerea de energie electrică. Energia geotermală este, de asemenea, utilizată pentru încălzirea serelor, piscicultură, topirea zăpezii şi balneologie (Ragnarsson 2000). Este surprinzător că în multe ţări cu o medie a temperaturii de -1°C în ianuarie şi 12°C în iulie, înotul în bazine descoperite este foarte popular de-a lungul întregului an. În capitala Reykjavik (cu o populaţie de 110.000 locuitori), în 6 piscine publice, în 1999, au fost 1,7 mil. vizitatori. Energia geotermală a îmbunătăţit nu numai economia şi mediul înconjurător în Islanda ci, semnificativ, a îmbunătăţit şi calitatea vieţii oamenilor. Combustibili fosili poluanţi sunt folosiţi în Islanda numai în sectorul transporturilor (maşini, vapoare, aeronave). În Islanda, apa geotermală este transportată prin 10-20 km de conductă de la câmpul geotermal în oraş. În completare, ţări cum ar fi China (cu o rată anuală de creştere de 10%), Turcia şi Tunisia sunt exemple recente ale creşterii utilizării directe a energiei geotermale. În Turcia, capacitatea instalată pentru încălzirea spaţiilor a crescut de la 160 MWt în 1994 la 490 MWt în 1999. Aceasta a luat locul încălzirii cu cărbune; în plus 325 MWt sunt utilizaţi în balneologie în 194 locuri din ţară. Capacitatea instalată pentru producerea energiei termice se aşteaptă să fie de 3.500MWt în 2010 (Batic 2000). În Tunisia, încălzirea geotermală a serelor s-a extins de la 10.000m2 în 1990 la 955.000m2 în 1999 (Said 1997, Zbita 2000). Serele din Tunisia au luat - 120 -

Capitolul V - Surse regenerabile de energie utilizabile pentru încălzirea spaţiilor locul turnurilor de răcire, 5 luni pe an, răcind apa pentru irigaţii, de la 75°C la 30°C cu pompele de adâncime din oazele deşertului Sahara. Apa geotermală este utilizată deci pentru producerea apei pentru irigaţii. 5.4.3

Zonarea energetică a potenţialului geotermic al României Prospecţiunea geotermică realizata prin măsurători ale temperaturii a permis

elaborarea unor hărţi geotermice pentru întregul teritoriu al României, evidenţiind distribuţia temperaturii la adâncimi de 1,2,3 si 5 km. Aceste hărţi indică că zone favorabile pentru concentrarea resurselor geotermale suprafeţele circumscrise de 60120 oC (pentru exploatarea apelor geotermale pentru producerea de energie termica) si suprafeţe in care temperatura la 3 km adâncime depăşeşte 140 oC (zone posibile pentru exploatarea energiei geotermice in vederea generării de energie electrica). Pentru primul tip de resurse (sisteme geotermale dominant convective) sunt caracteristice ariile din Câmpia de Vest, in timp ce pentru cel de-al doilea tip sunt caracteristice sistemele geotermal dominant conductive situate in aria de dezvoltare a vulcanismului neogen-cuaternar din Carpaţii Orientali: Oas-Gutai-Tibles si, respectiv, Calimani-Gurghiu-Harghita.

Figura 5.19 Harta geotermala a Romaniei cu distribuţia resurselor geotermale

- 121 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Capitolul VI. 6

Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Termenul de “energie regenerabilă” este un termen care se referă la surse de

energie nepoluantă care are capacitatea de a se autogenera la scara timpului de aanliză. Căldura 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, instalarea unor panouri solare devine o investiţie extrem de rentabilă în cazul consumatorilor casnici, a hotelurilor, spitalelor, etc. Energia fotovoltaică şi eoliană reprezintă o soluţie viabilă pentru locaţiile care nu beneficiază în prezent de racordare la reţeaua naţională de electricitate sau termoficare. 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. 6.1 6.1.1

Utilizarea sistemelor monoagent de încălzire Sisteme geotermale În prezent omul îşi petrece mai mult de trei sferturi din timp în incinte închise,

rezistenţa sa la factorii climatologici externi scăzând, iar randamentul maxim al unei activităţi se atinge numai în anumite condiţii de climă. Ca urmare, este necesară păstrarea în aceste incinte închise a unor condiţii de confort, necesare bunei desfăşurări a activităţii care sunt satisfăcute prin asigurarea necesarului de căldură. Acestea sunt sezoniere (pentru asigurarea condiţiilor de confort termic precum şi pentru ventilare) sau pe durata întregului an (alimentarea cu apă caldă menajeră). Temperatura standardizată din interiorul incintelor închise (SR 1907-2/97) este de 20°C pentru încăperi de locuit şi birouri, 22°C pentru băi, 18°C pentru holuri, bucătării şi de 16°C pentru hale, încăperi industriale. Aportul suplimentar de căldură de la diverse

- 122 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire surse externe cum ar fi radiaţia solară şi activităţi umane (gătit, spălat, temperatura corpurilor) determină creşterea temperaturii interioare la aproximativ 22°C. Necesarul de căldură este determinat de condiţiile atmosferice, condiţiile de confort din încăperi, materialele folosite în construcţia clădirilor, etc. Sistemul de asigurare a încălzirii incintelor şi a preparării apei calde menajere (vezi figura 15.), numit sistem de termoficare, cuprinde: centrala de producere a energiei termice, care constituie principalele instalaţii de producere; reţeaua de termoficare, constituită din magistralele de transport şi conductele de distribuţie, inclusiv derivaţiile spre consumatori; punctele termice, servind la predarea căldurii către instalaţiile consumatorilor şi constituind elemente de legătură dintre acestea şi reţeaua de termoficare; instalaţiile consumatorilor, în măsura în care prin legături hidraulice directe devin elemente ale sistemului de termoficare propriu-zis.

Figura 6.1 Structura unui sistem de termoficare

În afară de aceste elemente, în structura sistemului de termoficare mai pot intra: staţii termice urbane; staţii intermediare de pompare; transformatoare de abur; staţii de epurare şi pompare a condensatului returnat la centrala sau centralele de producere a energiei termice. Puţurile de foraj din nordul Parisului, centrala şi reţea de distribuţie – sunt în construcţie pentru a dota capitala Franţei până în 2013 cu o uzină pe bază de apă termală, exploatată de Compania pariziană de încălzire urbană (CPCU), care va furniza apa caldă şi căldura pentru echivalentul a 15.000 de locuinţe. Folosirea acestei energii curate va scădea cu 60% emisiile de gaze cu efect de seră ale oraşului. Proiectul costă 31 de milioane de - 123 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire euro. Apa la temperatura de 57 de grade va fi folosită în sistemul de încălzire al oraşului, după care, la 20 de grade, va fi injectată în pânza de apă termală din zăcământ. Sub Paris se află cea mai mare şi mai adâncă pânză de apă termală din Franţa, pânza de apă Dogger, cu o temperatură cuprinsă între 56 şi 85 de grade. Din 2011 operatorul aeroportului Orly din Paris, Aeoroports de Paris (ADP) va lansa o centrala geotermala ce va produce căldură pentru aeroport, un hotel si doua districte comerciale din apropiere. În figura 6.2. Este prezentată schema tehnologică de principiu a sistemului de încălzire folosind energia geotermală. Sistemele de încălzire folosind energia geotermală se pot folosi direct în cazul în care apa geotermală are temperaturi mai mari de 40°C; în caz contrar se recomandă ori cuplarea sistemului geotermal la o pompă de căldură, ori utilizarea unui alt agent energetic.

- 124 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Deversare

De la reteaua de apa potabila

Sonda de reinjectie

Sonda de productie

Figura 6.2 Prezentarea schematică a Sistemului geotermal

- 125 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 6.1.2

Sisteme solare Unul dintre sectoarele cu un consum considerabil de energie raportat la balanţa

energetică mondială este „sectorul menajer” cuprinzând locuinţele şi restul clădirilor neproductive de deservire (şcolarizare, spitalizare, comerţ, sportive, etc.). În statistica energetică mondială acest sector este denumit „consumator domestic de energie”; acest sector este caracterizat de consum energetic de joasă temperatură (sub 100°C) ocupând procente considerabile din totalul consumurilor naţionale. Nivelul consumului domestic de energie este influenţat de o serie de factori printre care: nivelul de urbanizare, confort, zona climatică. Aceşti factori explică diferenţele care apar pe plan european între consumurile de energie care apar pe cap de locuitor (între 150450kgcc/loc. în zonele sudice şi 1800-2500kgcc/loc, în zonele nordice. În această sinteză europeană, România se situează la extrema inferioară a consumurilor dintre ţările amplasate în zona a doua climatică cu un consum de 452kgcc/loc, ceea ce reprezintă circa 9.5 *106 tcc/an, consum domestic de energie. Extinzând analiza prin comparaţie cu consumurile energetice naţionale se constată că circa 15% din consumul energetic al României îl reprezintă consumul domestic. Acesta este domeniul în care energetica solară se poate exprima la ora actuală cel mai bine, eficienţa proceselor de conversie la nivele joase de temperatură atingând valori care fac fezabile tehnologiile solare. Defalcând din totalul consumurilor domestice consumurile rezultate din încălzirea spaţiilor de locuit şi producerea apei calde rezultă pentru locuinţe şi alte clădiri neproductive valori valabile la nivelul anului 2000 şi prognozate la nivelul anului 2020 (vezi tabelul 6.1.).

- 126 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Tabel 6.1 Necesarul de energie termică, Gcal/loc.an 2000

2020

Consumatori Urban

Rural

Urban

Rural

Încălzire

4,10

2,90

7,90

5,2

Apă caldă

1,68

0,56

3,30

1,10

Încălzire

0,82

0,23

1,58

0,52

Apă caldă

0,34

0,05

0,61

0,12

66%

34%

80%

20%

Locuinţe

Clădiri neproductive

Total clădiri neproductive Pondere populaţie Valoare medie ponderată Încălzire

4,56

8,51

Apă caldă

1,74

2,50

Total

6,30

12,40

Total, kgcc/loc.an

900

1600

Revenind la consumurile altor ţări europene se poate constata că preocupările de reducere a consumurilor energetice domestice au motive să fie accentuate, procentual aceste consumuri situându-se în jurul valorilor de 25÷30% din consumurile energetice naţionale. Din totalul factorilor climatici care influenţează consumul de căldură pentru încălzire şi producere de apă caldă menajeră, precum şi posibilităţile de utilizare a energiei solare, evidenţiem temperatura aerului, durata de strălucire a Soarelui şi intensitatea radiaţiei solare. Temperatura exterioară intervine ca parametru de dimensionare a instalaţiilor de încălzire şi ca parametru de evaluare a consumurilor de căldură, sub forma temperaturii exterioare de calcul, respectiv a gradelor zilei. O altă caracteristică a climatului României o constituie concentrarea majorităţii orelor de strălucire a Soarelui în perioada caldă a anului. a) Sistemul pasiv de încălzire solară În principiu, un sistem pasiv de încălzire solară exploatează o amenajare constructivă specifică oricărei captări de energie solară într-un mod cât mai simplu realizând de fapt „solarizarea” unei case cu o structură apropiată de casa tradiţională. Este vorba de comasarea efectului de seră cu stocarea excedentului termic oferit de Soare întrun element de construcţie masiv, numit perete captator. Distribuţia căldurii în spaţiul de locuit se realizează prin: convecţie, conducţie şi radiaţie.

- 127 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Pentru a compensa caracterul aleatoriu al furnizării de căldură datorată exclusiv Soarelui, în interiorul casei se prevede o sursă auxilară de căldură care trebuie să fie suficient de suplă pentru a acoperi necesarul de căldură impus de condiţia de confort termic. Analiza acestui sistem de încălzire solară cuprinde evidenţierea diferenţei consumurilor de energie auxiliară pentru încălzire, faţă de o casă tradiţională, precum şi elemente de testare prin modelare matematică a unor structuri constructive diferite. Metoda are caracterul general şi permite prelucrarea datelor măsurate, punând în evidenţă influenţele simultane ale caracteristicilor constructive şi parametrilor climatici asupra consumului de energie. Formal, corelaţia are aspectul unei legături liniare între consumul de energie şi un parametru climatic specific. Q AUX / I = m ⋅ [(t i − t e ) / I ] − n

6.1

Faţă de condiţia teoretică de analiză care cuprinde numai evenimente staţionare, experimentul oferă detalii suplimentare greu de modelat matematic care conferă corelaţiei de mai sus un caracter exponenţial.

Q AUX / I = m1 ⋅ {[(t i − t e ) / I ] − n1 }

p

6.2

Bilanţul termic global caracteristic unei case solare este descris de ecuaţia: Q AUX + QPS = QP

6.3

(

)

i i (KS ) j = QAUX + QPS / ∆t ij Pentru regimuri staţionare QP = S KS ⋅ ∆t i , rezultă:

în care indicele j semnifică fiecare lună din perioada analizată. Mărimea fluxului termic pierdut prin peretele captatorului se determină cu relaţia:

QPSj = f1 (α e , K , K ") ⋅ ∆t ij = f 2 (α e , K , K ") ⋅ I

6.4

Valoarea numerică a coeficientului (KS)j s-a determinat prin calculul coeficientului unghiular al dreptei de regresie: j Q AUX + QPSj = ϕ (∆t ij )

6.5

Rezultatul este KS = 2,36kW / °C ca valoare medie, iar gradul de corelare al relaţiei anterioare CORR=0,988. Prin urmare, pentru o casă solară, se poate scrie: j Q AUX = 2,36 ⋅ (t ij − t ej ) − QPSj

Pentru o casă tradiţională rezultă relaţia:

- 128 -

6.6

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire TRj Q AUX = 4,52 ⋅ (t ij − t ej ) + 1,30 ⋅ (t ij − t ej )

6.7

Cu ajutorul celor două relaţii s-a efectuat analiza diferitelor variante de case: case tradiţionale, case termoizolante fără adaptare solară, case termoizolante cu adaptare solară, case tradiţionale cu adaptare solară. Ecuaţiile care guvernează bilanţurile termice ale acestor cazuri sunt: TR Q AUX = 4,52 ⋅ (t ij − t ej ) + 1,30 ⋅ (t ij − t ej ),

6.8

IZ Q AUX = 4,52 ⋅ i ⋅ (t ij − t ej ) + 1,30 ⋅ (t ij − t ej ),

6.9

S Q AUX = 4,52 ⋅ i ⋅ (t ij − t ej ) − QPSj ,

6.10

TRS Q AUX = 4,52 ⋅ (t ij − t ej ) + 1.30(t ij + t ej ).

6.11

în care i este gradul de termoizolare. b) Sistemul activ de încălzire solară Trăsăturile specifice ale unei case solare se compun din trei secţiuni principale: 1.

secţiunea de captare a radiaţiei solare realizată din panouri

metalice prin care este vehiculat un amestec de apă cu etilen glicol 50%; 2.

secţiunea de stocare a căldurii realizată din rezervoare cu

apă. Joncţiunea termică a celor două secţiuni este realizată de un schimbător de căldură de tip special; 3.

secţiunea de livrare a căldurii în spaţiul de locuit realizată

din corpuri de încălzire special adaptate condiţiilor de funcţionare a casei solare. Se prezintă o succintă analiză teoretică a sistemului activ de încălzire solară avându-se în vedere influenţa a doi factori: –

modul de amplasare a sursei auxiliare de căldură;

–

caracteristica termică a corpurilor de încălzire cu care se echipează

casele solare. Modelarea

matematică,

cuprinzând

succesiunea

funcţională

a

tuturor

echipamentelor specifice instalaţiei solare, s-a realizat conform schemelor din figurile 6.3.(a),6.3.(b).

- 129 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

MC

Deversare

De la reteaua de apa potabila

tA tTR t

Gi

G

tR

SP

tT

tTSEC MC

tTPR tRPR t

GP

tR R tRR

GS

a)

tT R t

Gi

G

SP

tR tT

tTSEC tT

MC

PR

tRPR

t

GP

b)

tR R

GS

Figura 6.3 Scheme de principiu pentru echipamente şi instalaţii solare

Fiecare din scheme ilustrează un mod de conexiune posibil de a fi realizat, iar modelul matematic aferent evidenţiază diferenţierile, teoretic, remarcate. - 130 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Ecuaţiile caracteristice sunt în ordine, următoarele: –

Sursa auxiliară montată în paralel cu susa solară.

o Ecuaţia temperaturii:

 2Cu + E − ∆ 2Cu 0 + E + ∆  2    2Cu + E − ∆ ⋅ 2Cu + E + ∆  0  

E ∆

/

Cu 2 + Eu − D = exp(Cτ ), Cu 02 + Eu0 − D

6.12

în care u=tA-t, iar C, D, E, u0, ∆, sunt constante în funcţie de caracteristica sistemului. o Ecuaţia energetică: τf

t −tR 1 R= ⋅ ∫ AR TR 24 0 tT − t R

R  t −tR  Mc t f − t R ⋅  A R − 1dτ + ⋅ R R 24GR c tT − t R  u 

6.13

Sursa auxiliară montată în serie cu sursa solară.

–

o Ecuaţia temperaturii: R  GR c + CMc  GR ct R + CMcB j t = t ⋅ exp − ⋅τ  + Mc GR c + CMc   R R

  G c + CMc  ⋅ 1 − exp R ⋅τ   , Mc   

6.14

o Ecuaţia energetică: R=

R τ * B j − tR

⋅

24 t − t

τ* =τ j +

R T

R R

⋅

CMc ; GR c + CMc

6.15

 Mc CMc  G c + CMc  ⋅ ⋅ 1 − exp − R ⋅τ j . GR c GR c + CMc  Mc  

6.16

Încălzirea apei calde menajere cu energie solară a) Ecuaţia temperaturii – valoarea temperaturii apei din sistem la momentul n: n

ϑn = ∑ j =1

Q( j ) n

+

ϑ0 n

∏ [1 + P(k )] ∏ [1 + P(k )] k= j

k =1

, 6.17

în care P(k,j), Q(j) sunt coeficienţi care caracterizează sistemul atât prin echiparea sa tehică cât şi prin graficul de consum al apei calde. b) Ecuaţia energetică 1 AC – energia acumulată în sistem la momentul n:

- 131 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

n Q AC

   n   Q( j ) 1   = Mc ⋅ ∑ n − ϑ0 ⋅ 1 − n   j =1 ∏ [1 + P(k )]  ∏ [1 + P(k )]  k =1   k = j

6.18

c) Ecuaţia energetică 2 DR – energia livrată la momentul n:       p   Q( j ) 1     = ∑ GCONS ( p ) ⋅ ∑ p − ϑ0 ⋅ 1 − p  p =1   j =1  [ [ 1 + P( k )] 1 + P (k ) ] ∏ ∏   k =1  k =1  n

n QDR

6.19

Pe baza acestor relaţii s-a elaborat metoda care constă în determinarea unei temperaturi iniţiale ϑ0 în funcţie de gradul de acoperire energetică şi de coeficientul de utilizare al energiei solare, realizând o corelaţie între gradul de acoperire şi suprafaţa de captare pentru diferite volume de stocaj termic. 6.1.3

Sisteme ce utilizează biomasă şi biocombustibilul Biomsa este 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. (Definiţie cuprinsă în Hotărârea nr. 1844 din 2005 privind promovarea utilizării biocarburanţilor şi a altor carburanţi regenerabili pentru transport). Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceasta include absolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii. Biomasa este prima formă de energie utilizată de om, odată cu descoperirea focului. Energia înglobată în biomasă se eliberează prin metode variate, care însă, în cele din urmă, reprezintă procesul chimic de ardere (transformare chimică în prezenţa oxigenului molecular, proces prin excelentă exergonic). Forme de valorificare energetică a biomasei (biocarburanţi): arderea directă cu generare de energie termică. arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO + H2). fermentarea, cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH)- în cazul fermentării produşilor zaharaţi; biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amestec cu benzina, poate fi utilizat în motoarele cu combustie internă.

- 132 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool şi generare de esteri, de exemplu metil esteri (biodiesel) şi glicerol. În etapa următoare, biodieselul purificat se poate arde în motoarele diesel. degradarea enzimatică a biomasei cu obţinere de etanol sau biodiesel. celuloza poate fi degradată enzimatic la monomerii săi, derivaţi glucidici, care pot fi ulterior fermentaţi la etanol. Biomasa reprezintă componentul vegetal al naturii. Ca formă de păstrare a energiei Soarelui în formă chimică, biomasa este unul din cele mai populare şi universale resurse de pe Pământ. Ea asigură nu doar hrana, ci şi energie, materiale de construcţie, hârtie, ţesături, medicamente şi substanţe chimice. Biomasa este utilizată în scopuri energetice din momentul descoperirii de către om a focului. Astăzi combustibilul din biomasă poate fi utilizat în diferite scopuri – de la încălzirea încăperilor până producerea energiei electrice şi combustibililor pentru automobile. Date generale Masa totală (inclusiv umid.) - peste 2000 mlrd tone; Masa totală a plantelor terestre - 1800 mlrd tone; Masa totală a pădurilor - 1600 mlrd tone; Cantitatea energiei acumulate în biomasa terestră - 25.000*1018 J; Creşterea anuală a biomasei - 400.000 mil tone; Viteza acumulării energiei de către biomasa terestră - 3000*1018 J pe an (95TWt); Consumul total anual a tuturor tipurilor de energie - 400*1018 J pe an (22TWt); Utilizarea energiei biomasei - 55*1018 J pe an (1,7TWt) Compoziţia chimică a biomasei poate fi diferenţiată în câteva tipuri. De obicei plantele conţin 25% lignină şi 75% glucide (celuloză şi hemiceluloză) sau zaharide. Fracţiunea glucidică este compusă dintr-o mulţime de molecule de zaharide, unite între ele prin lanţuri polimerice lungi. Una din cele mai importante glucide este celuloza. Componenta ligninică este compusă din molecule nesaharizate. Natura utilizează moleculele polimerice lungi de celuloză la formarea ţesuturilor, care asigură integritatea plantelor. Lignina apare în plante ca ceva de genul lipiciului, care leagă moleculele celulozice între ele. Formarea biomasei

- 133 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Bioxidul de carbon din atmosferă şi apă din sol participă în procesul obţinerii glucidelor (saharidelor), care formează „blocurile de construcţie” a biomasei. Astfel, energia solară, utilizată la fotosinteză, îşi păstrează forma chimică în structura biomasei. Dacă ardem efectiv biomasa (extragem energia chimică), atunci oxigenul din atmosferă şi carbonul din plante reacţionează formând dioxid de carbon şi apă. Acest proces este ciclic, deoarece bioxidul de carbon poate participa din nou la procesul de formare a biomasei. Ca adăugare la sensul său estetic de floră pământească a planetei, biomasa prezintă o rezervă resursă util şi important pentru om. Pe parcursul a mii de ani oamenii extrăgeau energia soarelui, păstrată în formă de energiei legăturilor chimice, arzând biomasa în calitate de combustibil sau utilizând-o în alimentaţie, utilizând energia zaharidelor şi celulozei. Pe parcursul ultimelor secole omenirea a învăţat să obţină tipurile fosile de biomasă, în deosebi, în formă de cărbune. Combustibilii fosili prezintă rezultatul reacţiei chimice foarte încete de transformare polisaharidelor în compuşi chimici asemănătoarei fracţiei ligninice. În rezultat compusul chimic al cărbunelui asigură o sursă de energie mai concentrată. Toate tipurile de combustibil fosil, utilizate de către omenire – cărbune, petrol, gaze naturale – reprezintă (prin sine) biomasă străveche. Timp de milioane de ani pe Pămînt resturile plantelor (vegetale) se transformă în combustibil. Deşi combustibilul extras constă din aceleaşi componente – hidrogen şi carbon - ca şi biomasa ”proaspătă”, el nu poate fi atribuit la surse energetice renovabile, pentru că formarea lui necesită o perioadă îndelungată de timp. Utilizarea biomasei creşte cu tempuri rapide. În unele state dezvoltate biomasa este utilizată destul de intens, spre exemplu, Suedia, care îşi asigură 15% din necesitatea în surse energetice primare. Suedia planifică pe viitor creşterea volumului biomasei utilizate concomitent cu închiderea staţiilor atomo- şi termo-electrice, care utilizează combustibil fosil. În SUA 4%, unde din energie este obţinută din biomasă, aproape de cantitatea obţinută la staţiile atomo-electrice, astăzi funcţionează instalaţii cu capacitatea totală de 9000 MW, 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%. În ţările în curs de dezvoltare biomasa este utilizată neefectiv, obţinându-se, ca regulă, 5-15% din necesitatea totală. În plus, biomasa nu este atât de comodă în utilizare ca combustibilul fosil. - 134 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Utilizarea biomasei poate fi periculoasă pentru sănătate şi mediu. Spre exemplu, la prepararea bucatelor în încăperi puţin aerisite se pot forma CO, NOx, formaldehide, particule solide, alte substanţe organice, concentraţia cărora poate întrece nivelul recomandat de Organizaţia Mondială a Sănătăţii. În plus, utilizarea tradiţională a biomasei (de obicei arderea lemnului) favorizează deficitul în creştere a materiei lemnoase: Sărăcirea de resurse, de substanţe hrănitoare, problemele legate de micşorarea suprafeţelor pădurilor şi lărgirea pustiurilor. La începutul anilor '80 aproape 1,3 mld oameni îşi asigurau necesitatea în combustibil pe baza micşorării rezervelor forestiere. Există un potenţial enorm a biomasei, care poate fi inclus în circuit în cazul 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). În figura 6.4. este prezentată schema tehnologică de principiu a sistemului de încălzire folosind biomasa sau biocombustibilii..

- 135 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Deversare

De la reteaua de apa potabila

Centrala termica pe biomasa sau biocombustibil

Figura 6.4 Prezentarea schematică a Sistemului care utilizează biomasa sau biocombustibilii

- 136 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

6.2

Utilizarea sistemelor hibride de încălzire Nu orice consumator îşi permite alimentarea integrală a unei case cu energii

„verzi“. Investiţia însă generează economii mari. Cine optează pentru sisteme de energii regenerabile îşi poate reduce consumul din gospodarei cu peste 30%, iar costurile la factura pentru căldură, cu până la 50%. Chiar dacă investiţia iniţială poate sa ajungă şi la la sume mari, în timp, un sistem ecologic de încălzire-răcire a locuinţei este cu cel puţin 30% mai eficient din punct de vedere energetic faţă de sistemele convenţionale bazate combustibili clasici şi generează reduceri de până la 50% a costurilor la întreţinere. Un astfel de sistem integrat de energii regenerabile presupune, spre exemplu, amplasarea unei pompe de căldură pentru apa caldă menajeră şi pentru încălzirea locuinţei pe timp de iarnă, respectiv răcirea ei pe timp de vară, dar şi instalarea unor panouri solare. Încălzirea casei se face fie prin pereţi, fie prin pardoseală. Panourile solare sunt utilizate pentru a completa necesarul de energie al unei pompe de căldură care încălzeşte şi climatizează integral o casă şi care extrage din mediul ambiant până la 75% din energia necesară funcţionării sale. Pentru circa patru kilowati de energie termică livrată, pompa de căldură are nevoie de numai un kilowatt de electricitate. Pompele de căldură ecologice funcţionează atât cu ajutorul căldurii acumulate în sol, prin forarea unor sonde în pământul din grădină, cât şi pe baza energiei apei subterane sau a celei din lacurile ori din râurile învecinate. De asemenea, pompele de căldură pot folosi energia din aerul exterior casei şi funcţionează, în acest caz, pe acelaşi principiu ca o pompă de căldură din sol. Pe timp de iarnă, echipamentul extrage căldura existentă în sol, în apa din subteran sau în aer, o cedează apoi instalaţiei de încălzire a clădirii, iar vara „evacuează“ în exterior căldura din casă.ă Autonomie energetică Exploatarea surselor regenerabile de energie poate furniza energie termică şi electrică unei locuinţe, astfel încât aceasta poate fi autonomă din punct de vedere energetic (neconectată la reţele de distribuţie). Preţuri pentru sistemele de energii hibride regenerabile Comercianţii de sisteme de energii alternative şi inginerii constructori susţin că sunt greu de apreciat costurile totale ale investiţiilor în astfel de instalaţii, pentru că fiecare sistem este un caz particular şi se adaptează la dimensiunile şi condiţiile geografice

- 137 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire respectiv la materialele proprii casei ce urmează să fie construită. Totuşi, s-au făcut următoarele estimări pentru case unifamiliale: Sistem de panouri solare, asociat cu amplasarea unei pompe de căldură: 9.500 de euro; Sistem hibrid de panouri solare şi turbină eoliană, care asigură necesarul energetic unei case cu trei camere: 7.500 de euro; Sistem de panouri solare pentru încălzirea apei menajere în decursul întregului an: 890 de euro; Pompă de căldură pentru încălzirea-răcirea locuinţelor: 83 de euro pe metru pătrat; Datorită factorilor geo – climatici care influenţează major utilizarea sistemelor de producere a energiei din surse regenerabile în general, orice formă de producere a energiei din resurse regenerabile este dublată, sau oricum ajutată, de folosirea unei energii obţinute din resurse clasice de energie (energie electrică, energie produsă din arderea combustibililor fosili).

- 138 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 6.2.1

Sistem solar – combustibil solid Sistemul hibrid solar – combustibil solid pentru asigurarea energiei necesare unei

locuinţe sau unui ansamblu locativ rezidenţial sistemul este compus dintr-un subsistem solar pentru producerea de energie electrică şi preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, precum şi dintr-un subsistem (centrală) de ardere a combustibilului solid pentru producerea de energie termică şi apă caldă menajeră. Schema tehnologică de bază a sistemului este prezentată în figura 6.5.

Figura 6.5 Prezentarea schematică a Sistemului solar – combustibil solid

- 139 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Estimarea costurilor pentru grupe de consumatori reprezentativi pe componente si sistem sunt prezentate în continuare: Tabel 6.2

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 100 mp si volumul de 300 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geoSist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON][RON] Panouri solare 7600 Centr. termica. cu comb. solid3000 Calorifere + boiler a.c.m 3000 10570 Echipamente secundare 2900 Manopera 4000

[RON] [RON]

[Euro]

9930

5394.737

20500

Tabel 6.3

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 200 mp si volumul de 600 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geoSist. HibridSist. hibrid

[RON][RON] Echipament Panouri solare 7600 Centr. termica. cu comb. solid5000 Calorifere + boiler a.c.m 5000 11950 Echipamente secundare 3500 Manopera 6000

[RON] [RON]

[Euro]

15150 27100

7131.579

Tabel 6.4

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 400 mp si volumul de 1200 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geoSist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON][RON] Panouri solare 13300 Centr. termica. cu comb. solid9000 Calorifere + boiler a.c.m 9200 20260 Echipamente secundare 5000 Manopera 9000

- 140 -

[RON] [RON]

[Euro]

25240 45500

11973.68

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 6.2.2

Sistem solar – centrală pa gaz Sistemul hibrid solar –centrală pe gaz pentru asigurarea energiei necesare unei

locuinţe sau unui ansamblu locativ rezidenţial sistemul este compus dintr-un subsistem solar pentru producerea de energie electrică şi preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, precum şi dintr-un subsistem (centrală) de ardere a gazului metan sau a gazului petrolier lichefiat GPL pentru producerea de energie termică şi apă caldă menajeră. Schema tehnologică a sistemului este prezentată în figura 6.6.

Figura 6.6 Prezentarea schematică a Sistemului hibrid solar – gaz

- 141 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Estimarea costurilor pentru grupe de consumatori reprezentativi pe componente si sistem sunt prezentate în continuare: Tabel 6.5

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 100 mp si volumul de 300 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geoSist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON][RON] Panouri solare 7600 Centr. termica. cu gaz 1700 Calorifere + boiler a.c.m3000 10570 Echipamente secundare 2900 Manopera 4000

[RON] [RON]

[Euro]

8630

5052.632

19200

Tabel 6.6

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 200 mp si volumul de 600 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. HibridSist. hibrid

Echipament [RON][RON] Panouri solare 9500 Centr. termica. cu gaz 2400 Calorifere + boiler a.c.m5000 13850 Echipamente secundare 3500 Manopera 6000

[RON] [RON]

[Euro]

12550 26400

6947.368

Tabel 6.7

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 400 mp si volumul de 1200 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid

Echipament [RON] [RON] Panouri solare 13300 Centr. termica. cu gaz 3500 Calorifere + boiler a.c.m 9200 19960 Echipamente secundare 5000 Manopera 8000

[RON] [RON]

[Euro]

19040 39000

10263.16

Tabel 6.8

Spatiu de invatamant cu cu suprafata de 500 mp si volumul de 1500 mc Costuri Echipament Panouri solare Centr. termica. cu gaz Calorifere + boiler a.c.m Echipamente secundare Manopera

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid [RON] [RON] 15000 5000 12000 23100 6000 9000

- 142 -

[RON] [RON]

[Euro]

23900 47000

12368.42

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Tabel 6.9

Spatiu de invatamant cu cu suprafata de 1000 mp si volumul de 3000 mc Costuri Echipament Panouri solare Centr. termica. cu gaz Calorifere + boiler a.c.m Echipamente secundare Manopera

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid [RON] [RON] 29000 10000 24000 43100 9000 14000

[RON] [RON]

[Euro]

42900 86000

22631.58

Tabel 6.10

Spatiu de invatamant cu suprafata de 2000 mp si volumul de 6000 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid

Echipament

[RON] [RON] 58000 Panouri solare Centr. termica. cu gaz 20000 Calorifere + boiler a.c.m 45000 82000 Echipamente secundare 15000 20000 Manopera

- 143 -

[RON] [RON]

[Euro]

76000 158000

41578.95

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

6.2.3

Sistem solar – reţea centralizată urbană Sistemul hibrid solar – reţea centralizată urbană pentru asigurarea energiei

necesare unei locuinţe sau unui ansamblu locativ rezidenţial este compus dintr-un sistem solar pentru producerea de energie electrică şi preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, precum şi dintr-un sistem legat la reţeaua centralizată urbană pentru producerea de energie termică şi apă caldă menajeră. Schema tehnologică a sistemului este prezentată în figura 5.7.

Figura 6.7 Prezentarea schematică a Sistemului hibrid solar – reţea centralizată

- 144 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Estimarea costurilor pentru grupe de consumatori reprezentativi pe componente si sistem sunt prezentate în continuare: Tabel 6.11

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 100 mp si volumul de 300 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibridSist. hibrid

[RON][RON] Echipament Panouri solare 7600 Schimbatoare de cald 2700 Calorifere + boiler a.c.m3000 10570 Echipamente secundare 2900 Manopera 4000

[RON] [RON]

[Euro]

9630

5315.789

20200

Tabel 6.12

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 200 mp si volumul de 600 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. HibridSist. hibrid

Echipament [RON][RON] Panouri solare 9500 Schimbatoare de cald 3600 Calorifere + boiler a.c.m5000 13850 Echipamente secundare 3500 Manopera 6000

[RON] [RON]

[Euro]

13750 27600

7263.158

Tabel 6.13

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 400 mp si volumul de 1200 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid

[RON] [RON] [RON] Echipament Panouri solare 13300 Schimbatoare de cald 4750 Calorifere + boiler a.c.m 9200 19960 20290 Echipamente secundare 5000 Manopera 8000

[RON]

[Euro]

40250

10592.11

Tabel 6.14

Spatii publice cu cu suprafata de 500 mp si volumul de 1500 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. hibridSist. hibrid

[RON] [RON] [RON] Echipament Panouri solare 15000 Schimbatoare de caldura 6150 Calorifere + boiler a.c.m 12000 23100 25050 Echipamente secundare 6000 Manopera 9000 - 145 -

[RON]

[Euro]

48150

12671.05

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Tabel 6.15

Spatii publice cu suprafata de 1000 mp si volumul de 3000 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. hibridSist. hibrid

[RON] [RON] [RON] Echipament Panouri solare 29000 Schimbatoare de cald 12 Calorifere + boiler a.c.m 24000 43100 32912 Echipamente secundare 9000 Manopera 14000

[RON]

[Euro]

76012

20003.16

Tabel 6.16

Spatii publice cu suprafata de 2000 mp si volumul de 6000 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON] [RON] [RON] [RON] 58000 Panouri solare Schimbatoare de cald 24000 Calorifere + boiler a.c.m 45000 82000 80000 162000 Echipamente secundare 15000 20000 Manopera

- 146 -

[Euro]

42631.58

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 6.2.4

Sistem solar – geotermal Sistemul hibrid solar – geotermal pentru asigurarea energiei necesare unei locuinţe

sau unui ansamblu locativ rezidenţial este compus dintr-un subsistem solar pentru producerea de energie electrică şi preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, precum şi dintr-un subsistem geotermal pentru producerea de energie termică şi apă caldă menajeră. Schema tehnologică a sistemului este prezentată în figura 6.8.

Apa rece de la retea sau din foraj

Sonda de reinjectie

Sonda de productie

Figura 6.8 Prezentarea schematică a Sistemului hibrid solar – geotermal

- 147 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

Estimarea costurilor pentru grupe de consumatori reprezentativi pe componente si sistem sunt prezentate în continuare: Tabel 6.17

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 100 mp si volumul de 300 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. hibridSist. hibrid

Echipament

[RON] [RON] [RON] 7600 Panouri solare 2700 Schimbatoare de cald Calorifere + boiler a.c.m 3000 10570 9630 Echipamente secundare 2900 4000 Manopera

[RON]

[Euro]

20200

5315.789

Tabel 6.18

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 200 mp si volumul de 600 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. HibridSist. hibrid

Echipament [RON] [RON] [RON] Panouri solare 9500 Schimbatoare de cald 3600 Calorifere + boiler a.c.m 5000 13850 13750 Echipamente secundare 3500 Manopera 6000

[RON]

[Euro]

27600

7263.158

Tabel 6.19

Locuinta rezidentiala cu suprafata de 400 mp si volumul de 1200 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibrid Sist. hibrid

Echipament [RON] [RON] [RON] Panouri solare 13300 Schimbatoare de cald 4750 Calorifere + boiler a.c.m 9200 19960 20290 Echipamente secundare 5000 Manopera 8000

- 148 -

[RON]

[Euro]

40250

10592.11

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Tabel 6.20

Spatii publice cu suprafata de 500 mp si volumul de 1500 mc Costuri

Echip. Sist. solarSist geo Sist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON] [RON] [RON] Panouri solare 15000 Schimbatoare de caldura 6150 Calorifere + boiler a.c.m 12000 23100 25050 Echipamente secundare 6000 Manopera 9000

[RON]

[Euro]

48150

12671.05

Tabel 6.21

Spatii publice cu suprafata de 1000 mp si volumul de 3000 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibridSist. hibrid

Echipament [RON] [RON] [RON] Panouri solare 29000 Schimbatoare de cald 12 Calorifere + boiler a.c.m 24000 43100 32912 Echipamente secundare 9000 Manopera 14000

[RON]

[Euro]

76012

20003.16

Tabel 6.22

Spatii publice cu suprafata de 2000 mp si volumul de 6000 mc Costuri

Echip. Sist. solar Sist geo Sist. hibridSist. hibrid

Echipament

[RON] [RON] [RON] [RON] 58000 Panouri solare Schimbatoare de cald 24000 Calorifere + boiler a.c.m 45000 82000 80000 162000 Echipamente secundare 15000 20000 Manopera

- 149 -

[Euro]

42631.58

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

6.2.5

Sistem geotermal-biocombustibil Sistemul hibrid geotermal– biocombustibil pentru asigurarea energiei necesare unei

locuinţe sau unui ansamblu locativ rezidenţial este compus dintr-un subsistem geotermal pentru preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, dublat de un subsistem de ardere a biocombustibilului în situaţia în care apa geotermală are temperatura mai mică de 40°C sau pentru vârfuri de sarciă. Schema tehnologică a sistemului este prezentată în figura 5.9.

Deversare

Sonda geotermala de productie

Sonda geotermala de reinjectie Centrala termica pe biomasa sau biocombustibil

Figura 6.9 Prezentarea schematică a Sistemului hibrid geotermal – biocombustibil

- 150 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 6.2.6

Sistem solar-biocombustibil Sistemul hibrid solar – biocombustibil pentru asigurarea energiei necesare unei

locuinţe sau unui ansamblu locativ rezidenţial este compus dintr-un subsistem solar pentru producerea de energie electrică şi pentru preparare agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră, dublat de un subsistem geotermal pentru producerea de agent termic pentru încălzire şi apă caldă menajeră. Schema tehnologică a sistemului este prezentată în figura 6.10.

Sistem fotovoltaic

Sistem termosolar

Deversare

De la reteaua de apa potabila

Centrala termica pe biomasa sau biocombustibil

Figura 6.10. Prezentarea schematică a Sistemului hibrid solar – biocombustibil

- 151 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire

În tabelul de mai jos sunt prezentate comparativ cele patru tipuri de sisteme hibrid analizate anterior, prezentarea comparativă fiind sugestivă din punct de vedere economic. Tabel 6.23

Tabel final cu centralizarea sistemelor pentru cele patru tipuri de sisteme hibrid solar+geo solar+solid solar+gaz solar+PC [RON] [RON] [RON] [RON] Locuinţă rezidenţială cu suprafaţa de 200 mp Locuinţă rezidenţială cu suprafaţa de 300 mp Locuinţă rezidenţială cu suprafaţa de 400 mp Spaţiu de învăţământ cu suprafaţa de 500 mp Spaţiu de învăţământ cu suprafaţa de 1000 mp Spaţiu de învăţământ cu suprafaţa de 2000 mp

10570 27600 40250 48150 88000 162000

- 152 -

20500 27100 45000

19200 26400 39000 47000 86000 158000

10570 27600 40350 48150 88000 162000

Capitolul VII Concluzii

Capitolul VII 7

Concluzii Prezenta lucrare reprezintă Raportul nr. 1. Din proiectul de cercetare cu titlul

Stadiul actual privind încălzirea pe bază de energie regenerabilă din cadrul Tezei de doctorat elaborată de ing. Blaga Casian–Alin sub îndrumarea prof. Univ. Dr. ing. IOAN FELEA, având titlul „Contribuţii privind identificarea unor sisteme optime de încălzire pe bază de energie regenerabilă” şi reprezintă etapa de documentare. În cadrul prezentei lucrări s-au analizat succesiv următoarele aspecte; Principalii consumatori de energie termică; Asigurarea necesarului de energie termică a populaţiei prin arderea combustibililor fosili; Strategia naţională privind producerea centralizată a energiei termice; Impactul de mediu al arderii combustibililor fosili;. Politici privind reducerea poluării mediului; Surse regenerabile de energie utilizabile direct sau indirect pentru încălzirea spaţiilor (solară, eoliană, biomasă, geotermală); Stadiul actual privind utilizarea resurselor geotermale; Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire (sisteme monoagent şi sisteme hibrid). Identificarea şi definirea consumatorilor de energie termică, permite o analiză atât din punctul de vedere al consumului de enrgie termică cât şi al zonei în care aceştia sunt amplasaţi. Se constată faptul că pentru a implemnta un sistem de producere, transport, distribuţie şi consum a energiei termice (S.P.T.D.C.E.T) din sursă regenerabilă trebuie să cunoaştem toate particularităţile consumatorului. În prezent la nivel mondial dar şi în România procentul cel mai însemnat din totalul de energie termică este produs prin arderea combustibililor clasici (cărbune, gaz natural, combustibil lichid, e.t.c.). Având în vedere faptul că aceşti combustibili sunt epuizabili, iar în prezent rezervele sunt estimate pentru un interval de timp relativ scurt, de ordinul zecilor sau maxim sutelor de ani se impune o analiză foarte atentă a S.P.T.D.C.E.T astfel încât să potă fi prgătite soluţii tehnice de înlocuire a sistemelor clasice. Se constată diferenţe tehnice semnificative între sistemele clasice de P.T.D.C.E.T şi cele din sursă regenerabilă. Preocupările relativ recente in domeniul S.P.T.D.C.E.T din sursă regenerabilă nu permit să avem o modelare teoretică la acelaş nivel cu cea care există la cele din sursă clasică. Politica actuală P.T.D.C.E.T are două componente determinate pe de o parte de preţul ridicat pe unitatea de energie termică ajunsă la consumator, respectiv gradul de poluare pe unitatea de energie termică peste parametri impuşi de protocolul de la Kyoto şi - 153 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire Uniunea Europeană. În prezent preţul de cost pe unitate de energie termică este redus la consumator prin subvenţii din bugetul de stat iar pentru reducerea nivelului de poluare s-au obţinut termene şi parametri la care Romania trebuie să se ajungă. În majoritatea cazurilor nivelul de poluare pentru producere de energie termică din sursă regenerabilă este mult sub cel determinat de conversia surselor convenţionale în energie termică. Se poate afirma faptul că în unele cazuri nivelul de poluare este zero. În cadrul acestei lucrări sau analizat patru surse regenerabile de energie (solară, eoliană, biomasă, geotermală) şi s-a constatat că fiecare tip de resursă trebuie analizată în mod particular. Spre deosebire de resursele convenţionale cele regenerabile nu pot fi utilizate pentru orice tip de consumator în orice condiţii şi oriunde. Fiecare consumator funcţie de particularităţile acestuia şi zona în care este situat permite utilizarea numai a anumitor resurse regenerabile de energie. În urma analizelor privind utilizarea resurselor regenerabile s-a observat necesitatea utilizării unor sisteme hibrid de producere a energiei termice. Sistemele hibrid pot avea ca subsiteme una sau două subsisteme convenţionale sau una sau mai multe sisteme regenerabile. Creştera accelerată a consumului de energie termică la nivel mondial şi rezevele limitate de resurse convenţionale impune o accelerare în dezvoltarea proiectelor ce au la bază resursele regenerabile de energie. A fost efectuată realizarea unei documentări actualizate în ceea ce priveşte cercetarea în domeniul energiilor regenerabile şi a sistemelor de încălzire şi prepararea apei calde menajere utilizând energii regenerabile. Bibliografia este recentă, iar autorul a publicat lucrări proprii anterioare în domeniu. Drept concluzie generală, reiese ideea că energiile regenerabile au un rol pozitiv în ceea ce priveşte producerea de energie termică, fie singure, fie în instalaţii hibride, funcţie de zona geografică şi de potenţialul energetic regenerabil al arealului care este avut în vedere. Implemetarea sistemelor de producere a energiei termice din surse regenerabile în anumite zone demografice-geografice impune analize foarte atente din punctul de vedere al impactului social. Sistemele de încălzire folosind energia regenerabilă sunt întâlnite în cele mai multe cazuri cuplate cu sisteme care folosesc un agent energetic clasic deoarece sistemele energetice regenerabile depind foarte mult de condiţiile geo-climatice.

- 154 -

Bibliografie

8 1. 2.

Bibliografie Antal,C., Gavrilescu,O., ş.a., (2000): Utilizarea energiei geotermale. Conversia energiei geotermale în energie electrică, Editura Universităţii din Oradea, 2000. Antal C. (1999): Îmbunătăţirea parametrilor centralei electrice geotermale de la Universitatea din Oradea, teză de doctorat, decembrie 1999.

3.

Antonescu N. .( 1997) Reducerea emisiilor de NOx prin controlul temperaturii de ardere; Energetica, seria A, nr.1, 1997

4.

Astrom K.J., Wittenmark B. (1984): Computer Controlled Systems. Theory and Design, Prentice Hall, 1984. Athanasovici, V. (1981): Termoenergetică industrială şi termoficare, Editura Didactică şi Pedagogică, 1981. Batik, H. , Kocak, A., Akkus, I., Simsek.S., Mertoglu, O.,Dokuz, I., and Bakir., N.(2000). Geothermal energy utilisation development în Turkey. World Geothermal Congress, WGC2000, CD-ROM, p.85-91. Bazil P. ş.a.( 1984) Manualul inginerului termotehnician, vol I, Editura Tehnică, Bucureşti, 1984 Bendea C., Gavrilescu O, ş.a., (2003): Geotermalism şi ape Geotermale, Editura Universităţii din Oradea, Oradea, 2003. Bennet S. (1994): Real Time Computer Control, Prentice Hall, 1994. Bennett B.S. (1995): Simulation fundamentals, Prentice Hall International, 1995. Bertin A. Brandin (1996): The Real-Time Supervisory Control of an Experimental Manufacturing Cell, IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 12, no. 1, 1996. Bojörnsson, J., Fridleifsson,I.B., Hhelgason, Th., Jonatansson, J:M., Palmason. G., Stefansson,V., and Thorsteinsson, L. (1998).The potential role of geothermal energy and hydro power în the world energy scenario în year 2020. Proceedings of the 17th WEC Congress, Huston, Texas. Borangiu Th., Dobrescu R (1986): Automate programabile, Editura Academiei, Bucureşti, 1986. Boyer Stuart (1993): SCADA Supervisory Control and Data Acquisition, Instrument Society of America, 1993. Carabogdan, I.Ghe. ş.a. (1986): Manualul inginerului termotehnician, Editura Tehnică, Bucureşti, 1986. Cataldi, R, Hodgson, S.F.,and Lund, J.W. (1999): Stories from a Heated Earth. Geothermal Resources Council and International Geothermal Association, 569 pp. Crispin Allen (1990): Programmable Logical Controllers and Their Engineering Applications, McGraw Hill, 1990. Curtis D.J. (1988): Process Control Instrumentation Technology, Prentice Hall International, 1988. Danfoss (1986): Modulating pressure and temperature regulators, RK.09.A1.02, Danfoss Nordborg, Denmark, 1986. Darrel I. (1991): Software Quality and Reliability – Tools and Methods, Chapmann & Hall, 1991. DIN VDE 31000 T2 (1987): Allgemeine Lietsätze für das sicherheitsgerechte Gestalten technischer Erzeugnisse, Begriffe der Sichertheitstechnik, Grundbegrieffe, Beuth-Verlag, Berlin, 1987. Draft IEC1508 (1995): Functional safety–Safety related systems, Parts 1-7, 1995. Elsag Bailey (1995): Process Automation, 1995. Fridleifsson, B. (2001): Geothermal energy for the benefit of the people, European Summer School on Geothermal Energy Applications, Oradea, 2001.

5. 6.

7. 8. 9. 10. 11. 12.

13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

22. 23. 24.

- 155 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 25.

26. 27. 28. 29.

30.

31. 32.

33.

34. 35.

36. 37. 38. 39.

Fridleifsson, I.B. (2000). Energy requirements for the next millenium. Conference proceedings “On the Threshold: The United Nations and Global Governance în the New Millennium”. United Nations University, Tokyo, January 2000. Friedman M.A.,Voas J.M. (1995): Software Assesment – Reliability, Safety, Testability, John Wiley & Sons, New-York, 1995. Gabor G. (1996): Considerations Regarding Programable Logical Controllers, Proceedings of ECI’96, Kosice-Herlany, 1996. Gavrilescu O., (2005): Utilizarea industrială a energiei geotermale. Puncte termice, Editura Universităţii din Oradea, 2005 Gavrilescu O., Maghiar T., ş.a. (1997): Contributions regarding the operation of geothermal motor within geothermal electrical through the simulation technics, 4 'th International Conference on Engineering of Modern Electric Systems, EMES '97, Felix SPA. May 30-June 01, 1997. Gavrilescu O., Maghiar T. ş.a. (1998): The geothermal system from the University of Oradea - a new strategy simulation for the heat station, International Conference RSEE'98, Felix SPA., Mai 1998. Gavrilescu O., Maghiar T. ş.a. (1998): Simulation of CO2 liquid temperature control from the geothermal electrical plant, International Conference RSEE'98, Felix SPA., Mai 1998. Gavrilescu O., Maghiar T., ş.a. (2000): Simulation of the Geothermal Binary Power Plant’s Heat Exchangers From The University of Oradea - Computer Science and Reliability, Session B2, International Conference RSEE'2000, Felix Spa, May 2000. Gavrilescu O., Gabor G. (2000): Modeling and simulation of the control system of the geothermal power plant from the University of Oradea, Proceedings CONTI2000, Timişoara, 2000. Gavrilescu O., Gabor G. Bococi D., (2002): Consideraţii privind posibilităţile de utilizare în cascadă a energiei geotermale, Analele Universităţii din Oradea, Oradea, 2002. Gavrilescu O., Gabor G., (2002): Fault Diagnosis în the Control System of a Geothermal Power Plant, Buletinul Ştiinţific al Universităţii “Politehnica” din Timişoara, România, Seria Automatică şi Calculatoare, Timişoara, 2002. Gavrilescu O., Gabor G. (2001): Simulation and human computer interface for the control system of a geothermal power plan, Proceedings EMES’01, Băile Felix, 2001. Gavriş M. (2000), Sisteme cu microprocesoare, Editura Universităţii din Oradea, Oradea, 2000. Ghezzi C., Jazayeri M., Mandrioli D. (1991): Fundamentals of Software Engineering, Prentice Hall, 1991. Goble W.M. (1992): Evaluating Control Systems Reliability – Techniques and Appplications, Instrument Society of America, 1992.

40.

Goia H, Goia E, Gavrilescu O, Partea termică a centralelor electrice, Editura Universităţii din Oradea, 2003

41.

Goia H., Goia E., Gavrilescu O., (2002): Centrale electrice cu aburi, Editura Universităţii din Oradea, Oradea, 2002. Gunnarsson A., Helgason Th., Gavriş M., Antal C. (1996): University of Oradea. The Geothermal Plant. SCADA System Description, Oradea, 1996. Hartmut von Krosigk (2000): Functional safety în the field of industrial automation, Computing and Control Engineering Journal, februarie 2000. Hăngănuţ M. (1971), Automatica, Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1971. Hutter, G.W. (2001). The status of world geothermal power generation 1995-2000. Geothermice 30, 1-27. International Standard IEC 1131 (1993): Programmable Controllers-Part 3: Programming Languages, Geneva: International Electrotechnical Commision, 1993. Ionel I., Ungureanu C.(1996)Termoenergetica şi mediul, Ed. Tehnică Bucureşti, 1996. Ioan V. (1974)Tratat de termodinamică tehnică şi transmiterea căldurii, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1974 Lauber R. (1989): Prozeautomatisierung, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2. Aufl.1989.

42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49.

- 156 -

Bibliografie 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56.

57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77.

Lindal, B. (1973): Industrial and other applications of geothermal energy. Armstead H.C.H.(Editor), Geothermal Energy, UNESCO, Paris, France. Lund, J.W. and Boyd, T.L. (2000). Geothermal direct-use în the United State, Update 1995-1999.WGC2000, CD-ROM, p. 297-305. Lund, J.W. and Freeston, D.H. (2001). World-wide direct uses of geothermal energy 2000.Geothermice 30, 29-68. Maghiar, T. (1995): Surse noi de energie, Editura Universităţii din Oradea, 1995. Maghiar T., Gavrilescu O., ş.a. (2000): Centrale electrice geotermale cu fluid secundar, Editura Universităţii din Oradea, Oradea, 2000. Maghiar T. ,Gavriş M., Antal C., Popa M., Gavrilescu O. (1988): Centrala electrică geotermală. Studiu privind sistemul SCADA, Oradea, octombrie 1998. Maghiar T., Antal C., Gabor G., Gavrilescu O. Almasan I. (1998): The geothermal system from the University of Oradea - a new strategy simulation for the heat station, Proceedings of RSEE’98, Băile-Felix, mai 1998. MGA Software (1995): Advanced Continuous Simulation Language ACSL. Reference Manual, 1995. MGA Software (1996/1): Graphic Modeller. User’s Guide, 1996. MGA Software (1996/2): Advanced Continuous Simulation Language ACSL. User’s Guide, 1996. Mintchell G.A. (1988): Machine Control Strategies, Control Engineering International Magazine, octombrie 1998. Mitchel and Gauthier Associates (MGA) Inc.(1992): ACSL Beginer’s Guide. Edition 10.1, 1992. Nakicenovic, N., A. Gübler, and A. McDonald, (editors) 1998. Global Energy Perspectives, Cambridge Univ. Press, 299 p. Netter P. (1998): Sichertheitsgerichtete Automatisierungstechnik în der chemischen industrie, Automatisierungstechnische Praxis atp.40, 1998. Niculiţă P., Ceangă E., Bumbaru S. (1999), Automatizarea în tehnica frigului, Editura Teora, Bucureşti, 1999. Oprean A. (1982): Acţionări hidraulice. Elemente şi sisteme. Editura Tehnică, Bucureşti, 1982. Parr E.A. (1995): Programmable Controllers. An engineer's Guide, News, an imprint of Butterworth-Heinemann, 1995. Pănoiu N. .(1982) Cazane de abur, EDP Bucureşti, 1982 Philips L. Charles, Harbor D.Royce (1996): Feedback Control Systems, Prentice Hall, 1996. Ragnarsson, A., (2000). Geothermal Development în Iceland 1995-1999.WGC2000,CDROM, p. 363-375. Rockwell Automation (1994/1): SLC Family of Small Programmable Controllers. System Overview, 1994. Rockwell Automation (1994/2): Advanced Programming Software (APS). User manual, 1994. Rockwell Automation (1994/3): Advanced Programming Software (APS). Reference manual, 1994. Rockwell Automation (1995): Allen Bradley Automation Systems, 1995. Rodd M.C., Deravi F. (1989): Communication Sistems for Industrial Control, Prentice Hall, 1989. Roşca,M. (1999). Geotermalism şi centrale geotermale, Editura Universităţii din Oradea, 1999. Rybach, L., Brunner, M., and Gorhan, H. (2000). Swiss geothermal energy update 19952000. WGC2000,CD-ROM, p.413-426. Said, M. (1997). Geothermal utilisation for heating, irrigation and soil disinfection în greenhouses în Tunisia. United Nations University Geothermal Training Programme, Reykjavik, Report 1997-13, 311-338.

- 157 -

Capitolul VI - Utilizarea energiilor regenerabile pentru încălzire 78. 79.

80.

81. 82.

83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93.

94. 95. 96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109.

Sekioka, M. and Yoshii, M. (2000). Country update report of geothermal direct use în Japan. WGC2000,CD-ROM, p. 433-437. Sekioka, Mm. (1999). Japanese geothermal waters throught history. In: Cataldi, R, Hodgson, S.F., and Lund, J.W. (1999). Stories from a Heated Earth, pp. 392-405. Geothermal Training Programme Council and International Geothermal Association. Stefansson, V. (1998). Estimate of the world geothermal potential. In: “Geothermal Training în Iceland 20th Anniversary Workshop”. United Nations University Geothermal Traning Programme, Reykjavik. P. 111-120. Storey N. (1996): Safety-Critical Computer Systems, Addison Wesley Longman, England, 1996. Turkenburg, W.C. (2000), Current status and potential future costs of renewable energy technologies, Table 7.25, World Energy Assessement report, prepared by UNDP, UNDESA and the World Energy Council, United Nations, New York. Uchida, T. (1998). Lecture notes on direct use of geothermal resources în Japan. United Nations University Geothermal Training Programme, Reykjvik. 20p. Ursu P. , ş.a.( 1978) Protejarea aerului atmosferic, Ed. Tehnică Bucureşti, 1978 VDI/VDE Rightlinie 3696 (1995) "Vendor independent configuration of distributed process control systems", Beuth Verlag, Berlin, 1995. Vincoli J.W. (1993): Basic Guide to System Safety, Van Nostrand Reinhold, New York, 1993. Warnock I.G. (1988): Programmable Controllers. Operation and application. Prentice Hall International Ltd., New York, 1988. WEA (2000). World Energy Assessment report, prepared By UNDP, UN-DESA and the World Energy Council. United Nations, New York. WEC (1993). Energy for Tomorrow's World, St. Martin's Press, USA, pp. 320. Wonderware Corporation (1990): DDE Server. Allen Bradley Serial, 1990. Wonderware Corporation (1994): Intouch. User's guide, 1994. Zmaranda D., (1995): Automatic Control and Monitoring System for the District Heating System at the University of Oradea, United Nations University Reports, 1995. Zmaranda D., Gabor G (2000): State of the art of the automatic control system from the geothermal plant from the University of Oradea, Romania: present and perspectives, Proceeding of WGC 2000, Kyushu-Tohoku, Japonia, mai 2000.

Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan” Dicţionarul explicativ al limbii române (DEX), Editura Univers Enciclopedic, 1998 ***STAS 1647-85 Căldură. Terminologie şi simboluri. *** (1986): Manualul inginerului termotehnician, vol. I, II, III, Editura tehnică, Bucureşti, 1986. *** (1996): EUROTHERM DRIVES CATALOGUE, 1996. *** Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor de încălzire centrală, Editat de ARTECNO, Bucureşti, 1999. *http://www.geothermie.de/egecgeothernet/geo_tech/geothermal_technologies_annex.htm15.10.2001 http://www.guv.ro/presa/integrare/afis-doc.php?idpresa=17 http://www.heatpumpcentre.org/Publications/Case_Studies.asp http://ehpn.fiz-karlsruhe.de/en/themen/thema2.html http://tristate.apogee.net/et/exth.asp http://www.energystar.gov/index.cfm?c=home.index http://geoheat.oit.edu/software.htm http://geoheat.oit.edu/ http://www.cyclon.ro/site/calcul_termic3.php http://gew.uv.ro/sub/rre.php http://www.guv.ro/presa/integrare/afis-doc.php?idpresa=17}

- 158 -