Producerea si transportul energiei.
Necesitatea producerii de energie
Sursele de energie generabile si neregenerabile
Sursele de energie pot fi separate in doua grupe: surse regenerabile de energie si surse neregenerabile de energie. In grupa surselor regenerabile de energie sunt incluse:
energia hidraulica a apei, energie produsa sub forma de energie electrica sau mai rar energie mecanica; prin turbina hidraulica si generat 757h79h or de energie se obtine energie electrica, prin turbine sau similar se poate face irigatie, prelucrarea lemnului, prelucrarea unor alimente etc; energia hidraulica este cea mai folosita dintre energiile regenerabile (in unele tari asigura 80% din necesarul de energie, in altele-precum Romania- cea 20%, iar in altele deloc, din cauza lipsei totale a resurselor),
energia vantului, transformata in energie electrica, cu folosire generala, energie mecanica pentru propulsarea vaselor de transport, etc,
energia valurilor marilor, transformata in energie electrica,
energia apelor marilor cu maree inalta transformata in energie electrica; exista osingura centrala importanta in lume, in Franta,
energie geotermala, energia scoartei pamantului, obtinuta de regula ca energie termica si folosita ca atare; sunt favorizate putine state; Islanda isi asigura peste 90%din energia de incalzit,
energia solara, destul de putin folosita in mod direct ca energie controlata si mai mult ca energie naturala ( distilat apa, uscat produse, uscat materiale de constructie, incalzit apa, cresterea starii de sanatate, energie electrica utilizata la ape dispozitive izolate- telefoane pe autostrazi, sateliti etc); este-foca slab folosita din cauza randamentelor slabe ale dispozitivelor de colectare si a greutatilor de stocare; gurile rele spun ca astazi nu suntem in stare sa folosim eficient energia solara deoarece acesteia nu i s-a gasit o intrebuintare militara! Este sursa de baza pentru viitorul energetic al lumii.
, in tarile slab dezvoltate si care au inca paduri, pentru folosinte de mica intensitate: preparare hrana, incalzire apa, mici prelucrarii de materiale ( ars var, topit metale, distilerii etc),
carbunele a constituit pentru cea 2 secole cea mai importanta sursa de energie: ars in centrale a fost transformat in energie electrica prin intermediul apei; ars in sisteme individuale a fost folosit ca energie mecanica tot prin intermediul apei (aburului), la vapoare, locomotive cu abur, etc; prin gazificare a fost transformat in gaz de carbune si transportat pentru folosire; cea mai raspandita folosire a fost sub forma de energie termica prin arderea carbunelui in sobe, cazane etc. Din cauza rivalitatii cu petrolul , care a obtinut mijloace mult mai eficiente de exploatare, carbunele a trecut pe locul doi in ierarhia surselor de energie; va reveni daca nu vor fi dezvoltate alte surse de energie si daca se tine seama de faptul ca resursele de petrol sunt mult mai mici. Cand pretul petrolului va creste suficient, din diferite motive, carbunele va reveni la pozitia de principal furnizor de energie primara. A fost si este un mare poluator prin cenusa si gazele de ardere rezultate.
petrolul (titeiul) a inlocuit in unele zone folosirea carbunelui; mult mai usor de scos din pamant (pot fi facute foraje cu adancimi care depasesc 5000m adancime), mult mai usor de transportat si cu capacitate calorica de 2-3 ori mai buna ca a carbunelui. S-a dezvoltat in special din cauza posibilitatii de folosire la transportul auto (in lume sunt peste 300 milioane de automobile si numarul lor creste) si in aviatie ( care altfel nu ar avea sursa de energie in acest moment). Este o resursa limitata si intens exploatata ( se pare ca extractia de petrol este de cea 30 mil. barili/zi, aproximativ 5 mil t/zi- cam cat productia anuala a Romaniei). Este o resursa strategica si care a adus si probabil va aduce mari complicatii in viata internationala din cauza raspandirii neuniforme a resurselor( sunt cativa mari producatori in lume pentru resursele din lume. O mare parte din petrol este extras astazi de pe platoul continental, in conditii grele si cu mari riscuri pentru mediu din cauza deselor avarii
energia atomica, dezvoltata relativ recent, mai putin de 50 ani; singura forma de energie exploatabila in societate este sub forma de energie electrica obtinuta prin lantul: energia termica de fisiune, energie termica a lichidului de preluare, abur tehnologic, turbine de abur, generatorul de energie electrica. Sunt mari resurse de material radioactiv, insa insuficient dezvoltate ca tehnologie aplicata; echivalenta intre materialul radioactiv si carbune este covarsitoare (1 kg material fisionat poate inlocui 2 t de carbune dificultatile legate de folosirea energiei atomice sunt multiple si de mari dimensiuni; (1) riscul ca materialul sa fie folosit si ca element pentru producerea de arme de distrugere in masa; (2) tehnologia de realizare a unor centrale sigure este detinuta de putbie tari; (3) materialul rezultat in urma 'arderii uraniului' poate fi mai valoros decat materia prima, pentru producerea de arme; tratarea unui asemenea reziduu nu se poate face decat in putine locuri in lume; (4) in timp reziduul ,extrem de periculos prin efectele pe care le poate avea, trebuie pastrat in conditii de siguranta severa o perioada de sute sau chiar mii de ani; (5) si centrala se iradiaza in asemenea masura incat dupa un timp nu se mai poate lucra in ea; trebuie dezafectata si protejata pana cand devine nepericuloasa; (6) accidentele, relativ putine la numar ( vezi Cenobal 1986) pot avea consecinte mari pe suprafete extrem de intinse.;
Energia hidraulica
Raul care curge are energie in apa. Aceasta energie se consuma in mod natural pentru invingerea rezistentei intre particulele de apa intre particulele de material solid (suspensii) si apa intre apa si suprafata de reazem-albia. De regula apa isi realizeaza o albie functie de panta terenului-albie, de natura terenului, de concentratia in suspensii si marimea vitezei; cresterea vitezei duce la erodarea fondului albiei, deci la marirea sectiunii de curgere si cresterea concentratiei in suspensii; cresterea sectiunii albiei duce la scaderea vitezei si capacitatii de antrenare a materialului si drept urmare o parte din suspensii se separa din apa reducand marimea sectiunii si asa mai departe. O parte din energia apei se transforma in energie sonora, apa cand curge produce un susur care este placut sau un tunet care este impresionant. O alta parte din energie se transforma in caldura; este explicatia pe care o putem da apei raului care nu ingheata iama decat daca temperaturile sunt continuu cu valori foarte mici; se spune ca o apa cu viteza peste 0,7 m/s nu ingheata in conditiile iernilor noastre. Totodata o parte din energie se transforma in energie mecanica prin care o parte din aerul inconjurator (deci si oxigenul ) se dizolva in apa; o apa curgatoare are o concentratie in oxigen dizolvat mult mai mare ca o apa statatoare; concentratia oxigenului in apa poate fi de 1-14 mg/l pentru o temperatura care nu depaseste 20 0C. Daca se realizeaza o constructie prin care se bareaza albia, un baraj, atunci in spatele barajului se acumuleaza apa formand un lac de acumulare. Energia apei se concentreaza sub forma de energie de presiune. Daca langa baraj se realizeaza o aductiune si se leaga la o turbina hidraulica se poate pune turbina in miscare; energia apei s-a transformat in energie mecanica; un generator de energie electrica cuplat cu turbina poate furniza curent electric; turbina cu generatorul si instalatiile de control formeaza centrala hidroelectrica. O schema simplificata a amenajarii este data in fig 8.3. Si turbina si generatorul sunt echipamente de mare randament (peste 90%)
Avantajele producerii si folosirii energiei hidraulice (energie alba)
se produce usor si cu un randament mare, peste 90%;
se foloseste numai energia apei nu si apa; calitatea apei nu se schimba,
refacerea cantitatii de apa , cu continut energetic, se asigura de catre circuitul natural, datorita energiei solare; se poate spune ca este un mod de captare a energiei solare;
energia se produce la comanda: in 5 minute se deschide vana de acces a apei in turbine, turbinele intra in regim si produc energie; cand nu mai este nevoie de energie se opreste,
acumularea apei in lac echivaleaza cu realizarea unei rezerve de energie disponibila la comanda; in acest fel se poate asigura cererea de energie de varf din retea; energia de varf este si mai valoroasa,
lacul poate fi amenajat astfel incat s&retina si o parte din apa ce produce viitura; in acest fel se foloseste mai bine apa si se protejeaza mediul din aval contra inundatiilor; localitatile care sunt amplasate pe un curs de apa fara regularizarea debitului sunt expuse riscului de inundare,
prezenta lacului conduce automat la regularizarea debitelor pe rau; in acest fel se poate utiliza mai bine potentialul hidraulic al tarii; apa retinuta poate fi utilizata pentru celelalte folosinte: alimentare cu apa, irigatii, navigatie, agrement etc;
I, lac comun cu Serbia, cu un volum de cea 2 km si o centrala dubla, fiecare de cea 1,1 Mw, lacul Vidraru -pe Arges -cea 0,6 km ,o centrala subterana de cea 0,4 Mw, lac ce asigura apa pentru m. Bucuresti etc); prin amenajarile facute se poate obtine cea 34% din potentialul energetic al tarii; se asigura cea 21% din energia necesara in acest moment.
In cazuri favorabile se poate completa centrala cu un sistem de repompare: cand in reteaua electrica exista disponibil de energie se pun in functiune pompele care vor intoarce apa uzinata inapoi in lac; apa va fi pastrata pana la urmatoarea folosire; desigur ca este nevoie de un lac tampon in avalul centralei pentru a retine apa uzinata; este unul dintre putinele mijloace de acumulare a energiei la scara industriala;
permite dezvoltarea turistica a zonei.
Dezavantajele producerii energiei hidraulice
amenajarea nu se poate face decat in locuri favorabile; aceste amplasamente sunt in general in zonele inalte unde caderea poate fi mare; acestea sunt insa departate si realizarea lucrarilor este dificila;
costul lucrarilor este deosebit de ridicat deoarece sunt lucrari de volum mare (in barajul Bicaz sunt turnati un milion de metri cubi de beton);
transportul energiei poate pune probleme de cost si dificultati de executie;
lacurile ocupa suprafete mari de teren, suprafete ocupate de regula de padure,
agricultura.
Impactul transporturilor asupra atmosferei
Vehiculele rutiere au un rol important in generarea poluantilor majori, in special in orase. Vehiculele cu carburanti petrolieri emit bioxid de carbon, monoxid de carbon, hidrocarburi, oxizi de azot, pulberi si compusi ale metalelor grele. In zonele cu trafic intens concentratiile de monoxid de carbon pot atinge niveluri periculoase pentru sanatate, in special pentru persoanele suferind de afectiuni cardiace si pulmonare. Oxizii de azot si hidrocarburile reactioneaza in prezenta luminii solare formand un smog oxidant care irita ochii si plamanii si afecteaza plantele sensibile. In tarile in care se mai utilizeaza benzina cu plumb, aproape tot plumbul din emisiile in aer provine din gazele de esapament ale automobilelor. Masuratorile efectuate in apropierea autostrazilor au aratat concentratii ridicate de metale toxice ca: plumb, cadmiu, cupru, zinc, nichel, crom in vegetatie si sol. Desi motoarele Diesel emit cantitati comparabil mai mici de monoxid de carbon si hidrocarburi decat motoarele functionand pe benzina, ele emit de 30 - 50 de ori mai multe materii sub forma de pulberi. intrucat 80 - 90% dintre aceste particule sunt mai mici de 1 micron in diametru, ele sunt usor transportate de curentii de aer si sunt inhalate, patrunzand in caile respiratorii inferioare unde se depun. Aceste particule contin sute de compusi organici, multi dintre acestia fiind cancerigeni. Avioanele moderne sunt mai putin poluante din acest punct de vedere, dar cu toate acestea s-a estimat ca aviatia civila genereaza cea. 3,4 milioane tone de oxizi de azot anual, ceea ce ar putea provoca formarea de cantitati crescute de ozon troposferic.
S-a estimat ca in lume, sectorul transporturilor genereaza cea. 60% din emisiile de monoxid de carbon, 42% din emisiile de oxizi de azot, 40% din emisiile de hidrocarburi, 13% din particulele solide si 3% din oxizii de sulf (Tabel 11.1)
Sectorul transporturilor este de asemenea un generator major de gaze de sera; acest sector genereaza cea. 18% din toata cantitatea de bioxid de carbon rezultata din arderea combustibililor fosili, adica cea. 15% din emisiile totale de bioxid de carbon din atmosfera.
In ceea ce priveste poluarea fonica, transportul este unul dintre cele mai poluante sectoare, in special prin zgomotul produs de vehiculele rutiere. In multe tari poluarea fonica produsa de acest sector creaza cele mai mari probleme referitoare la impactul asupra mediului.
Intensitatea poluarii fonice este in crestere in toata lumea, se extinde cu repeziciune si in zonele neafectate, prelungindu-se tot mai mult in ore de noapte.
In prezent poluarea fonica provocata de sectorul transporturi produce la fel de multa ingrijorare ca si toate celelalte forme de impact asupra mediului inconjurator.
Date recente arata ca 25% din populatia tarilor OECD - aproximativ 170 milioane de oameni sunt expusi la un zgomot produs de traficul rutier care depaseste pragul de 65 dB, nivel peste care se considera ca zgomotul provoaca afectiuni grave ale sistemului auditiv uman.
Referitor la zgomotul produs de avioane, cea. 0,9% din populatia tarilor europene si Japonia este expusa la niveluri de zgomot depasind 65 dB, in timp ce populatia afectata din SUA este de 4%.
In multe tari procentajul populatiei care locuieste in asa numitele 'zone cenusii', adica acele zone expuse la niveluri de zgomot intre 55 si 65 dB este in crestere, asa incat zgomotul a devenit o problema mult mai grava decat era in urma cu un deceniu.
ingrijorarea este in crestere in special in centrele urbane din tarile in curs de dezvoltare.
Impactul transportului asupra apei
Poluarea apelor interioare si a marilor cu produse petroliere este rezultatul descarcarilor normale sau accidentale din ambarcatiunile si vasele fluviale care navigheaza in apele respective. Cifrele raportate referitoare la scurgerile accidentale de produse petroliere indica o situatie alarmanta: In 2004 deversarile de petrol in marile si oceanele lumii provenite din activitatile de transport maritim au insumat 5 milioane de barili (710 000 tone). Figura 11.1 prezinta estimatiile cantitatilor de produse petroliere care ajung in mediul marin planetar.
In unele tari in curs de dezvoltare uleiurile de motor uzate sunt depozitate pe sol sau aruncate in rauri, provocand un impact multiplu: poluarea apelor subterane, afectarea vietii acvatice din apele de suprafata, mirosuri dezagreabile etc. In unele cazuri, uleiurile de motor uzate sunt descarcate in colectoarele de ape uzate (in special ia statiile de carburanti si de service auto). Aceste descarcari provoaca probleme serioase in statiile de epurare, prin distrugerea sau reducerea eficientei microorganismelor care actioneaza asupra materiei organice.
Pierderile din rezervoarele de carburanti, in special a celor din incintele statiilor de alimentare cu combustibili, a cauzat in foarte multe cazuri poluari majore ale apei subterane in SUA.
|
