Seminariile 6-7-8-9-10 SvUP

Sizin üçün oyun:

Google Play'də əldə edin


Yüklə 249.62 Kb.
səhifə1/3
tarix21.12.2017
ölçüsü249.62 Kb.
  1   2   3

Seminar 6 - SvUP

Reciclare ape uzate şi deşeuri solide
Canalizarea şi reciclarea apei

Canalizarea Romei antice

Gospodărirea apelor

Waste management

Fosa septică

...................................................

Circuitul materiei, respectiva apa şi substanţele post-consum, presupun procese specifice de colectare şi tratare pentru a asigura integrarea lor firească în natură.


Canalizarea şi reciclarea apei

O canalizare este un sistem de canale care colectează apele uzate din casele de locuit sau din unităţi industriale, transportă aceste ape până la un punct central, unde sunt epurate şi apoi evacuate într-un emisar.

Toate marile civilizaţii (din Europa, din Asia, cele precolumbiene etc.) au acordat atenţie maximă reciclării apei, perfecţionând sisteme ingenioase şi eficiente, multe din acestea fiind modele chiar şi în zilele noastre.

Reciclarea apei este un proces prin care apa reziduală este tratată (curăţită) pentru eliminarea impurităţilor şi produşilor toxici, fiind reintrodusă în circuitul de utilizare. Epurarea apelor uzate se realizează în instalaţii de epurare, sau staţii de epurare. Epurarea se face prin metode mecanice, biologice şi chimice. În parte, apa se autoepurează.



Metoda de epurare mecanică este prima metodă în epurarea apei, prin acest procedeu de filtrare se înlătură circa 20-30 % din impurităţile insolubile ce plutesc în apă.

Apele uzate menajere ajung mai întâi într-o instalaţie cu grătare şi racleţi şi apoi în site (în care se produce îndepărtarea materiile grosiere, în suspensie sau plutitoare).

Materialele care au fost reţinute aici sunt supuse unui proces de fermentare şi apoi compostate sau arse. Urmează deznisipatorul sau separatorul de nisip care se compune din mai multe bazine, în care viteza de curgere a apei uzate este mult micşorată încât nisipul sau materiile asemănătoare nisipului se pot depune la fund.

Uleiurile, grăsimile şi produsele petroliere sunt îndepărtate trecând apa printr-un separator de ulei sau de grăsimi (un bazin în care este introdus aer fin dispersat în apa uzată, pentru a se obţine astfel o flotare mai bună a materialelor uleioase, care sunt reţinute mai uşor). Nămolul rezultat de la limpezirea primară poate fi colectat, după îngroşare, într-un rezervor de fermentare, unde, în lipsa aerului, are loc o descompunere bacteriană anaerobă cu formarea unui gaz de putrefacţie (denumit "biogaz"), cu o putere calorică de 25 până la 34 MJ/m3 (cu conţinut de metan de 65 până la 90%). După înlăturarea hidrogenului sulfurat, aceste gaze se folosesc drept carburanţi pentru motoare, la încălzire şi la producerea de curent electric.


Nămolul fermentat este condiţionat apoi (tratat termic până la 200°C în lipsa aerului, timp de 45 minute şi sub o presiune de 20 bari), obţinându-se un produs nepoluant care se poate utiliza ca îngrăşământ. În altă variantă se adaugă în nămol substanţe pentru îngroşare care ajută la filtrare în filtre-presă mari. „Turtele“ provenite de la filtrare sunt apoi arse într-o instalaţie de ardere a nămolului. Cea mai mare parte a nămolului provenit de la limpezire este totuşi, în prezent, depus în locurile de depozitare a gunoaielor.

Impurităţile care mai rămân în apa reziduală după ce aceasta a ieşit din bazinul de prelimpezire, în speţă materiile solubile şi coloidale care au tendinţa de a putrezi, sunt eliminate într-o instalaţie de epurare biologică a apelor reziduale şi apoi prelucrate.



Metoda de epurare biologică este etapa a doua într-o staţie de epurare, folosindu-se în acest scop bacteriile aerobe şi anaerobe. Epurarea biologică a apelor uzate se poate face pe cale naturală (prin aerisire sau dispersie, ca şi prin introducerea apei uzate în iazuri piscicole) sau pe cale artificială (prin procedeul cu corpuri de picurare - biofiltru, sau prin procedeul cu nămoluri active).

Agenţii patogeni nu sunt eliminaţi complet în instalaţiile pentru epurarea biologică a apelor uzate. Ca urmare, mai poate fi necesară o dezinfectare a acestei ape, de exemplu prin sterilizare cu clor.



Metoda de epurare chimică este aplicată frecvent pentru apele poluate chimic şi are ca principiu reacţii de oxidare, în cascadă. Îndeosebi apele reziduale industriale necesită epurare cu genţi chimici de precipitare şi floculare (coagulare), precum şi materiale de neutralizare (la deversare în emisar, apa trebuie să aibă valoarea pH între 6,5-8,5). Nămolul rămas după procesul de deshidratare şi gazele rezultate prin descompunerea nămolului au utilizare ca îngrăşământ în agricultură şi ca material combustibil.

Canalizarea Romei antice

Sistemul de canalizare a Romei antice este unul din cele mai vechi sisteme de canalizare din lume. Canalizarea nu servea doar pentru evacuarea reziduurilor, ci avea mai multe funcţiuni, printre care tranzitarea apelor pluviale care se scurgeau de pe colinele din oraş prin diferite cursuri de apă mici, evacuarea apelor de infiltraţie provenind din sistemele de alimentare cu apă, evacuarea apelor uzate de la băile publice şi drenarea zonelor joase, mlăştinoase din lunca Tibrului.

Cetatea Romei era deservită de trei sisteme de canalizare independente: Campus Martius, Cloaca Maxima, Circus Maximus.

Fiecare din aceste sisteme consta dintr-un canal colector în care se vărsau diferite canale de ramificaţie. Sistemul Cloaca Maxima, cel mai mare dintre cele trei sisteme, drena partea centrală a oraşului, în particular văile dintre dealurile Esquilina, Viminal şi Quirinal. Colinele Romei antice

El este şi sistemul cel mai bine cunoscut (a fost amintit în repetate rânduri de diferiţi scriitori din antichitate). Din acest sistem s-au păstrat până azi mai multe porţiuni ale canalului, care au făcut obiectul unor studii arheologice. Se pare că lucrarea a fost executată cu ajutorul unor ingineri etruşci.

Din punct de vedere tehnic, lucrarea iniţială nu reprezenta o lucrare de canalizare ci una de reprofilare şi regularizare a unui curs de apă. Studiile arheologice arată că din secolul VI î.Hr. până în perioada imperiului, şi chiar mai târziu, au fost executate numeroase lucrări de refacere, mai mult sau mai puţin ample. Prin canal se scurge în prezent doar apa care provine din infiltraţii.

În timpul Imperiului roman, Cloaca Maxima şi canalele afluente au fost bine întreţinute. Roma avea funcţionari publici, numiţi “edili” care se ocupau de coordonarea întreţinerii sistemelor de canalizare. Unii arheologi consideră că sistemul de canalizare al Romei antice nu era eficient deoarece erau foarte puţine reşedinţe care erau conectate la sistemul de canalizare. Totuşi, după anul 100 AD, când reţeaua de canalizare era practic terminată a început şi racordarea la canalizarea oraşului a caselor oamenilor cu stare.

Neavând instalaţii sanitare în case, romanii aveau două alternative: latrina publică sau ţucalul. Implicaţiile juridice ale variantei ţucalului au condus la adoptarea de către Senatul Roman a Edictului Dejecti Effusive Actio care reglementa aceste aspecte.

Ad cenam si intestatus eas: adeo tot fata, quot illa nocte patent uigiles te praetereunte fenestrae. Ergo optes uotumque feras miserabile tecum, ut sint contentae patulas defundere pelues” (Saeva urbs).

Dacă pleci să iei cina în oraş fără a-ţi face testamentul, ignorând pericolele care te ameninţă dela fiecare fereastră, roagă-te ca soarta să fie milostivă cu tine şi să nu-ţi cadă în cap decât conţinul unui ţucal care se goleşte.“ (Juvenal, Oraşul sălbatic).

Latrinele publice au început să apară în Roma începând cu secolul II î.Hr şi numărul lor a crescut pe măsura extinderii sistemului de canalizare (în anul 315 AD existau 144). Mai mult, împăratul Vespasian făcea bani buni cu urina colectată, vândută ţesătorilor. Titus, fiul său, a protestat, dar a primit un răspuns imperial: aurul nu are miros!

Gospodărirea apelor

Este o disciplină tehnică având ca obiect relaţia complexă dintre om şi apele din natură. Ea se ocupă cu studiul ansamblului de lucrări, măsuri şi activităţi necesare pentru: satisfacerea necesităţilor de apă ale activităţilor umane; prevenirea, combaterea şi eliminarea efectelor acţiunilor dăunătoare ale apelor, inclusiv măsurile de alarmare, de intervenţie şi de refacere după producerea acestor efecte; conservarea resurselor de apă pentru generaţiile viitoare; eliminarea influenţelor defavorabile ale activităţilor umane asupra apelor etc. Are mai multe componente: apele atmosferice (tunuri sonice, rachete, însămânţare de nori cu AgI2 şi gheaţă CO2, ploi acide), apele de suprafaţă (apeducte, diguri, lacuri de acumulare, hidrocentrale, eroziuni, alunecări, viituri, inundaţii, meandre, regularizări, turbiditate, debite solide, aluviuni, colmatare), apele subterane (ape minerale, ape termale, poluare din conducte, fose septice, ponoare - prăbuşiri de teren), apele oceanice şi marine (deversări, cimitire chimice şi radioactive, petroliere eşuate, ape termale, centrale mareomotrice), gheţarii şi zăpezile (avalanşe), folosinţe (folosire raţională, reciclare).

O atenţie aparte o constituie gospodărirea debitelor solide, care se ocupă de materialele solide antrenate de ape. Deşi gospodărirea apelor se concentrează în special asupra influenţei exercitate de om asupra resurselor de apă, obiectul ei include şi influenţa exercitată de apă, de obicei de anumite fenomene naturale, asupra activităţilor umane (domeniul gospodăririi dezastrelor provocate de ape).

Hidrologia – ştiinţă a pământului, are legături cu hidrotehnica, hidroenergetica, îmbunătăţirile funciare, navigaţia, piscicultura etc.

Waste management (w.m.)

În sens larg, w.m. este procesul de gospodărire a materialelor rezultate din variatele activităţi umane în scopul prevenirii impactului şi efectelor nedorite ale deşeurilor pentru sănătatea oamenilor şi confortul colectivităţilor. În ultimele decenii, ţările dezvoltate au depus eforturi majore în direcţia protejării mediului natural în general şi a protejării resurselor prin valorificarea avansată a deşeurilor (v. numeroase produse, chiar cărţi, care poartă mesajul (”…recycled paper”).

W.m. presupune: colectarea, transportul, procesarea şi stocarea/reciclarea deşeurilor solide, lichide şi gazoase, urbane şi rurale, menajere şi industriale etc., existând, pentru fiecare, soluţii, proceduri şi tehnologii distincte. În societatea contemporană, w.m. constituie una din cele mai importante atribuţii ale administraţiei locale, aproape toate ţările având legi pentru serviciile comunitare de utilităţi publice. În practica social-economică s-a consacrat principiul responsabilizării generatorului de deşeuri cu privire la managementul acestora, în cazul deşeurilor comerciale şi industriale comune (non-hazardous).

Concepte şi imperative recente în w.m.

Problematica tot mai acută a deşeurilor a generat consacrarea unor concepte care, la rândul lor, au stat la baza stabilirii de reguli şi norme în activitatea economică şi socială.

-conceptul RRR (‘Reduce-Reuse-Recycle’), sau „cei trei R“ (cu semnificaţia Reduce – Recuperează/Refoloseşte - Reciclează), devine „cei patru R“: +R (Re-gândeşte/Re-think).

-„reducerea sursei“: reproiectarea proceselor industriale către forme puţin consumatoare de materiale, neenergofage, puţin generatoare de deşeuri.

- reducerea folosirii de substanţe toxice şi, evident, a deşeurilor toxice.

-extinderea responsabilităţii producătorului (Extended producer responsibility -EPR) dincolo de momentul vânzării produsului, până la scoaterea acestuia din consum (end-of-life management) pentru tot mai multe produse: automobile, anvelope, echipamente electronice etc. Conceptul face deopotrivă obiectul acţiunilor voluntare ca şi al normelor.

Pentru produse nepericuloase (ambalaje pentru sucuri şi răcoritoare, materiale de ambalare în general) se consacră conceptul “product stewardship”, care angajează responsabilitatea comună a tuturor celor implicaţi în viaţa produsului: guvern, consumatori, deţinători de mărci, producători, reciclatori.

Tehnici de gestionare a deşeurilor

Variază mult în funcţie de nivelul de dezvoltare a spaţiului de referinţă, de condiţiile locale etc. În spaţiile largi, puţin populate (ex. Australia) este normal să se acumuleze în mari concentrări de deşeuri (landfills – gropi ecologice), dar în spaţii dens populate, cu suprafaţă mică (Japonia, de exemplu) incinerarea este metoda tradiţională şi actuală.

Colectarea de la populaţie variază larg: de la colectare selectivă şi limitată cantitativ (fiecare gospodărie din oraşele australiene are disponibil un recipient de 240 l, pentru o săptămână) până la formule „fără sistem“.

Gropile ecologice de gunoi – landfills rămân cea mai uzitată formulă, pe plan mondial, de rezolvare a deşeurilor colectate din colectivităţi. Prin tradiţie, locurile fără alte utilizări sau minele părăsite au fost locurile alese pentru depozitarea gunoaielor. Perioada contemporană a consacrat termenul de gropi ecologice pentru spaţii de depozitare a deşeurilor, care răspund condiţiilor de igienitate specifice şi nu presupun cheltuieli mari pentru depozitare. Gropile rău administrate sunt focare de infecţie, rezervoare de insecte şi paraziţi, surse de poluare pentru apele subterane, surse de alterare a aerului din împrejurimi (emanaţii de amoniac, metan şi CO2).În gropile ecologice se practică metode de depozitare a deşeurilor ambalate în saci ecologici, se anihilează substanţele toxice, se extrag gazele rezultate din procesele de descompunere a materiilor organice, se controlează regimul emanaţiilor în mediul înconjurător etc.

Un depozit ecologic / groapă ecologică se amenajează pe o suprafaţă acoperită cu un strat de 50 cm de argilă peste care se aşează mai multe membrane sintetice speciale. Deasupra membranelor se toarnă un strat de pietriş pentru drenaj. Deşeurile se aşează peste stratul de pietriş. Apa din precipitaţii pătrunde în deşeuri, dar se va scurge prin pietriş, formând levigatul, care va fi adunat într-o reţea de ţevi colectoare, perforate, amplasate în patul de pietriş. Levigatul colectat va ajunge în staţia de tratare a apelor reziduale. Deşeurile se compactează, astfel încât raportul masă/volum să fie de circa o tonă / metru cub. Zilnic, după compactare, peste deşeuri se aşterne un strat de pământ sau de compost. Un depozit are o durată de utilizare de circa 10 ani.

Deseurile reciclabile sunt balotate cu ajutorul unei prese, depozitate şi vândute firmelor specializate. Deşeurile organice se transformă în compost – care se foloseşte în agricultură.

Realizarea gropilor ecologice este o prioritate costisitoare pentru comunităţile din România: costă 6-10 milioane euro pentru o localitate mică şi poate ajunge la 25-40 milioane euro pentru o localitate mare.

Managementul integrat al deşeurilor este un concept care cuprinde identificarea celei mai bune soluţii pentru colectarea, transportul şi tratarea deşeurilor, reducerea cantităţii de deşeuri produse, reciclarea deşeurilor, incinerarea acestora în condiţii de impact minim asupra mediului înconjurător, precum şi depozitarea controlată a deşeurilor.

Dacă pentru colectarea şi reciclarea apelor uzate infrastructura specifică iniţială şi întreţinerea acesteia sunt condiţiile esenţiale ale funcţionării utilităţii respective, în cazul deşeurilor solide este esenţială existenţa unei baze materiale adecvate, de natura echipamentelor şi mijloacelor de colectare (containere, coşuri stradale, automăturătoare), transport (autogunoiere), sortare (selectoare, compactoare, încărcătoare, echipament pentru spălat containere) şi tratare (linii tehnologice specifice, incinte de incinerare, piroliză şi gazificare) etc.

Problema gestionării cantităţilor uriaşe de deşeuri din marile aglomerări urbane este una din cele mai critice probleme ale viitorului. In disputele pe această temă se remarcă idei care variază de la considerarea marilor aglomerări actuale de deşeuri ca „viitoare mine“ de unde îşi vor extrage resurse generaţiile viitoare, până la considerarea formulelor incinerării, pirolizei şi gazificării deşeurilor de către generaţia actuală ca obligaţie de a lăsa în viitor un mediu minim poluat. În context, s-a afirmat ecologia, cu multe ramuri.



Valorificarea deşeurilor

Incinerarea presupune distrugerea prin ardere simplă şi se aplică pe scară mică la fel de mult ca şi pe scară largă (fiind obligatorie în anumite situaţii- deşeuri biologice medicale, de exemplu). Este metodă energofagă, neeficientă (distruge materii prime valoroase etc.), risipitoare (se pierd cantităţi mari de energie termică) şi poluantă (generează produse toxice). În ţările dezvoltate se extinde formula incineratoarelor cu plasmă, unde se recuperează unele materii rezultate după ardere.

Piroliza şi gazificarea sunt procese termice - variante ale incinerării - realizate cu cantităţi limitate de oxigen, la valori ridicate de temperatură şi presiune, având ca rezultat energie şi substanţe apte pentru folosire. Piroliza transformă substanţe solide în produse solide, lichide şi gazoase, care pot fi transformate în diverse substanţe. Gazificarea se foloseşte pentru convertirea substanţelor organice direct în gaze (oxid de carbon, hidrogen etc.) în cadrul centralelor de energie regenerabilă (cu biomasă).

Reciclarea înseamnă reutilizarea materială a oricărei substanţe asimilată categoriei deşeu. A devenit, de exemplu, larg cunoscută în toată lumea reciclarea buteliilor din mase plastice pentru băuturi. Materialele reciclabile se colectează selectiv (de exemplu, se selectează separat: aluminiul, oţelul, HDPE, LDPE, PET, PVC, PP, PS, sticla, cartonul, hârtia etc.), apoi se prelucrează fiecare separat.

Evident, cheltuielile de colectare selectivă şi reciclare în general fac materialele reciclate mai scumpe decât cele noi (virgin materials), însă aceste eforturi au în vedere strategiile de perspectivă. În compensaţie, procesele de reciclare necesită consumuri de energie şi alte materiale mai reduse decât procesele de realizare a materialelor noi.

Reglementările Uniunii Europene sunt severe în legătură cu problema gestionării deşeurilor, motiv pentru care, de exemplu, refuză finanţarea de proiecte româneşti pe linia achiţiei de incineratoare sau alte sisteme complexe din cauza neexistenţei unui sistem de colectare selectivă a deşeurilor în România.



Fosa septică

Situaţia din România este următoarea: imensa majoritate a locuinţelor rurale şi bună parte din cele orăşeneşti, nu beneficiază de canalizare comunitară.

Consecinţe: 1) fără canalizare nu se poate instala apă în casă; 2) fără apă nu se poate instala toaletă în casă; 3) realizările parţiale generează disconfort şi dispute cu vecinii.

O soluţie realistă: echiparea locuinţelor rurale cu fose septice, vidanjabile la anumite intervale, între 1 şi 5 ani, de către o societate abilitată să practice astfel de activităţi. Soluţia este recomandată de Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS) şi se practică în toată lumea: Brazilia, Australia, Anglia, Franţa, Italia, Canada, SUA si multe alte ţări. Sunt mai multe modele: un model mic, pentru un grup de 5÷15 persoane, ocupă o suprafaţă la sol de aproximativ 4 mp. In plus, pot fi montate şi la subsolul unor clădiri sau, în varianta montaj îngropat, în subsolul spaţiilor de flori.

Fosa septică asigură lichefierea parţială a materiilor poluante concentrate în apele uzate, de asemenea asigură reţinerea materiilor solide şi a deşeurilor plutitoare.

Fosa septică nu necesită întreţinere: deci nu se desinfectează (mai ales cu clor), nu soluţii de sodă, nu acceleratori de digestie şi nu culturi bacteriene.

Rezervoarele se vor înlocui după 10 ani deşi durata normată a lor este de 15 ani.
Seminar 7 - SvUP
FURNIZAREA ŞI DISTRIBUŢIA ENERGIEI ELECTRICE


  1. Electricitate şi energie electrică

    1. Surse de energie primară

  2. Producerea şi distribuţia energiei electrice

2.1. Centrala electrică

2.2. Instalaţii de transport şi distribuţie a energiei electrice

3. Condiţiile de calitate în alimentarea cu energie electrică

4. Piaţa energiei electrice

…………………………………….

Electricitatea: ramură a fizicii care se ocupă cu studiul fenomenelor electrice. Are două părţi principale : electrostatica şi electrocinetica

-în secolele XVI-XVII: observaţii asupra fenomenului de atracţie manifestat de unele materiale supuse frecării (chihlimbar, sticlă) şi emiterea opiniei că acest fenomen e un fel de fluid, în afara materiei

-sec. XVIII: „forţa electrică“ (Stephen Grey, 1729) este transmisibilă şi altor corpuri; această forţă poate fi negativă („răşinoasă“, de la chihlimbar) sau pozitivă („virtuoasă“, de la vitreus –sticlă). Unitatea din SI pentru electricitate este coulomb-ul, simbolizat Q.

Un flux de electroni este un curent electric: dacă fluxul este unidirecţional, curentul este continuu (DC - direct curent, eng.) dacă sensul fluxului este alternant, curentul este alternativ (AC - alternating current). Într-un circuit electric, legea lui Ohm este relaţia esenţială care descrie comportamentul curentului electric:

U = I x R, unde:

U = tensiunea, în V; I = intensitatea, în A; R = rezistenţa, în Ohmi

Un generator de curent electric are o putere egală cu produsul A x V, măsurată în W (cu submultiplii si multiplii săi – kW, MW, GW). Energia furnizată unui consumator este egală cu produsul W x t, exprimat în Wh (cu submultiplii si multiplii săi – kWh, GWh, TWh)

Energie electrică: este o formă specifică de energie reprezentând capacitatea de acţiune a unei sarcini electrice în prezenţa unui câmp electromagnetic.

Energia electrică este obţinută prin convertirea altor forme de energie, numite surse de energie primară.



1. Surse de energie primară

Convenţional, sursele de energie primară (v. tabelul 1) sunt împărţite în două mari categorii:

• surse finite (neregenerabile);

• surse regenerabile.



Sursele finite (neregenerabile) se consideră a fi limitate atât în timp, cât şi în spaţiu. Cele mai importante surse finite de energie primară sunt combustibilii fosili şi combustibilii nucleari. Din punct de vedere al modului în care se definesc rezervele corespunzătoare surselor finite de energie, se disting:

Rezerva certă: reprezintă cantitatea din respectivul combustibil existentă în zăcământ, care a fost certificată prin măsurători şi a cărui exploatare este considerată ca fiind rentabilă;.

Rezerva certă recuperabilă: reprezintă cota din rezervele certe care poate fi recuperată (extrasă din zăcământ);

Rezerva adiţională: reprezintă cantitatea din respectivul combustibil, aditională în raport cu rezervele certe, care poate fi:

- certificată prin măsurători, dar a cărei exploatare nu este rentabilă;

- rezultată în urma unor estimări care se referă atât la porţiuni neexploatate ale unor zăcăminte cunoscute, cât şi la regiuni care oferă condiţii geologice favorabile.

Rezerva adiţională recuperabilă: reprezintă cota din rezervele aditionale posibil a fi recuperate în viitor.

Se subliniază faptul că volumul rezervelor certe, respectiv adiţionale, este variabil în timp, el depinzând de dezvoltarea cunoştinţelor geologice, de variaţia preţului combustibililor, de progresul înregistrat în domeniul tehnologiei. De exemplu, scăderea preţului la o categorie de combustibili poate schimba un zăcământ din zona rezervelor certe în cea a rezervelor adiţionale, exploatarea lui devenind nerentabilă);



Combustibilii fosili provin din resturile organice (plante şi animale). Principalii combustibili fosili sunt cărbunele, gazele şi petrolul. Ei acoperă aproape 80% din cunsumul de energie. Ca să producă energie, combustibilii fosili trebuie să ardă. Sunt clasificaţi ca epuizabili, pentru că rezervele existente se consumă mai repede decât se produc altele noi.

Cărbunele e un tip de rocă sedimentară formată din resturi de plante. Acumularea sa a început, probabil, acum 425 milioane ani. E folosit în centrale electrice şi în industrie.

Petrolul şi gazele naturale: nu există sursă de petrol sau gaze mai tânără de 1-2 milioane ani.

Sursele regenerabile: sunt generate în mod continuu de către natură. Se disting următoarele categorii principale de surse regenerabile de energie: hidraulică, solară, eoliană, geotermală, a mareelor, a valurilor, biomasa. Ele se caracterizează prin:

Potenţialul teoretic brut: energia care ar deveni disponibilă prin conversia în energie utilă a tuturor fluxurilor naturale de energie regenerabilă, cu o eficienţă de 100 %;

Potenţialul tehnic: cota din potenţialul teoretic brut care poate fi convertită în energie utilă;

Potenţialul economic: cota din potenţialul tehnic care poate fi convertită în energie utilă, în condiţii de rentabilitate economică.

Secolul XX marchează trecerea de la dominaţia puternică a cărbunelui la penetrarea petrolului şi gazelor naturale. Avantajele folosirii acestora au condus la diminuarea prospecţiunilor miniere. Crizele energetice din 1973 şi 1979, care în esenţă au fost crize petroliere, au relansat interesul pentru cărbune. Concluziile acestor mutaţii impun existenţa obligatorie a unei strategii naţionale în acest domeniu, strategie care să impună o dezvoltare orientată spre mai multe forme de energie primară şi pe realizarea unor stocuri strategice, tampon, care să preia fluctuaţiile cauzate de crizele şi perturbaţiile economice şi politice.
Tabelul 1. Modul de acoperire a cererii mondiale de energie primară, Mtep1(%)

Sursa de energie primară

1997

2020

Cărbune

2 239 (26)

3 247 (24)

Petrol

3 444 (40)

5 412 (40)

Gaz natural

1 894 (22)

3 517 (26)

Combustibili nucleari

603 (7)

676 (5)

Energie hidraulică

258 (3)

271 (2)

Alte surse regenerabile2

172 (2)

406 (3)

TOTAL

8 610 (100)

13 529 (100)

Sursa: World Energy Outlook 2000
Tabelul 2. Participarea formelor de energie primară la producerea de

energie electrică (%)



Sursa de energie primară

1997

2020

Cărbune

39,5

37,7

Petrol

9,0

6,0

Gaz natural

15,0

30,0

Combustibili nucleari

17.0

9,0

Energie hidraulică

18,0

15,0

Alte surse regenerabile3

1,5

2,3

TOTAL

100,0

100,0

Sursa: World Energy Outlook 2000

2. Producerea şi distribuţia energiei electrice

Producerea energiei electrice reprezintă procesul de transformare a diferitelor forme de energie primară în energie electrică, în cadrul unor instalaţii specializate de complexitate mare, denumite centrale electrice. Evoluţia consumului de energie electrică a făcut ca acestea sa fie tot mai mari, puterile lor instalate fiind limitate de restricţii tehnologice, economice, de mediu sau de securitate.

Cel mai răspândit procedeu de producere a energiei electrice necesită o sursă de căldură care să asigure încălzirea apei în scopul obţinerii de vapori sub presiune. Aceşti vapori, destinzându-se într-o turbină, antrenează generatorul (de curent alternativ), care produce energie electrică. După ce au efectuat lucrul mecanic necesar, vaporii sunt condensaţi cu ajutorul unei surse de frig, care este, în general, o sursă de apă rece (apă curgătoare, apă de mare), în care se construiesc circuite de răcire. În figura 1 este reprezentat ciclul clasic de producere a energiei electrice.





Figura 1. Ciclul clasic de producere a energiei termoelectrice

Căldura este obţinută din arderea combustibililor, sau din surse alternative: reacţii termonucleare, căldură solară, sursă geotermică.

În cazul în care căldura rezultată la condensarea vaporilor este recuperată şi utilizată pentru încălzire, apare noţiunea de cogenerare.

Sursa de căldură este, în mod clasic, rezultatul arderii combustibililor fosili (petrol, gaz, cărbune) sau rezultatul fisiunii nucleare în reactoare proiectate să controleze amploarea acestei reacţii.

Există formule moderne de valorificare eficientă a resurselor, cum este cazul generatoarele magnetohidrodinamice (MHD), care sunt instalaţii în care gazele fierbinţi, ionizate (deci care conţin ioni şi electroni ca purtători de sarcină) şi care, prin aceasta, devin conducătoare electric (cunoscute sub numele de plasme), curg printr-un câmp magnetic şi furnizează energie electrică. Generatoarele MHD nu au piese mecanice în mişcare de rotaţie. În locul unui conductor solid, gazele foarte fierbinti, sub presiune, devenite bune conducătoare electric prin adăugarea unui "inoculant" (de obicei potasiul, ai cărui atomi sunt uşor de ionizat termic) sunt injectate cu viteză ridicată printr-un canal cu pereţi izolatori rezistenţi la temperaturi ridicate, în care sunt încorporaţi electrozi metalici. Randamentul unei centrale electrice MHD cu combustie este de peste 50%. Astfel, rezervele de combustibili fosili pot fi prezervate şi se pot reduce problemele privind căldura reziduală. Pe de altă parte, adăugarea de potasiu în gazele din flacără conduce la o desulfurare simplă a gazelor arse, cu formare de sulfat, aspect important privind reducerea poluării.

Sursele regenerabile de energie se referă la folosirea energiei eoliene, hidraulice şi solare. În cazul energiilor eoliană şi hidraulică, turbina ce antrenează generatorul electric este antrenată la rândul ei de presiunea vântului sau a apei, aşa cum se poate observa în fig. 2..

Presiunea vântului este rezultatul energiei sale cinetice. Presiunea apei este rezultatul energiei sale potenţiale şi cinetice. În cazul generării solare fotovoltaice (fig. 3), energia electrică este produsă direct, prin intermediul celulelor semiconductoare de siliciu, pe baza energiei conţinute de radiaţia solară.





Figura 3. Modalitatea solar fotovoltaică de producere a energiei electrice


2.1. Centrala electrică

Centrala electrică reprezintă un ansamblu de instalaţii complexe, în care se asigură condiţiile pentru conversia unei forme primare de energie în energie electrică. Ea materializează tehnologic o concepţie de conversie.

Se pot evidenţia la limită, două concepţii opuse de producere a energiei:



  • conceptie centralizată, bazată pe centrale electrice de mare putere, care utilizează surse primare cu “concentrare energetică mare” (combustibili fosili sau nucleari). Puterea acestor centrale este de regulă superioară consumului local, implicând existenţa unui sistem de transport şi distribuţie a energiei electrice. Ansamblul centralelor şi al reţelelor electrice de transport, exploatate şi conduse într-o concepţie unitară constituie un sistem electroenergetic.

  • concepţie distribuită, cu surse mici, amplasate lângă consumatori. Se bazează în general pe utilizarea unor surse primare “uşoare”, cu concentrare energetică redusă (solară, eoliană etc.). Centrala este destinată strict pentru acoperirea consumului local, eliminându-se necesitatea de a transporta energia electrică la distanţă.

2.1.1. Centrale termoelectrice

In prezent, cea mai mare parte a energiei electrice produse în lume se obţine în centrale termoelectrice. Centrala termoelectrică (CTE) transformă energia latentă a combustibililor în energie termică; aceasta se cedează fluidului de lucru (apa-abur) şi este transformată de motorul termic (turbină) în energie mecanică; aceasta, la rândul ei, prin intermediul generatorului, se transformă în energie electrică.

După felul energiei livrate, centralele termoelectrice se clasifică în:

- centrale termoelectrice cu condensaţie, care produc numai energie electrică;

- centrale electrice de termoficare, cu producere combinată de energie electrică şi termică.

Cele mai importante centrale termoelectrice ale sistemului electroenergetic din România sunt: CTE Rovinari (1800 MW cu grupuri de 200 şi 315 MW), CTE Craiova - Işalniţa (1080 MW cu grupuri de 100 şi 315 MW), CTE Deva-Mintia (800 MW cu grupuri de 200 MW), CTE Luduş (800 MW cu agregate de 100 şi 200 MW).


2.1. 2. Centrale hidroelectrice

Centralele hidroelectrice (CHE) fo1osesc ca sursă primară energia hidraulică, potenţială şi cinetică a căderilor de apă naturale sau artificiale, pentru producerea de energie electrică. Curentul de apă acţionează o turbină hidraulică; aceasta, la rândul ei, antrenează generatorul electric.

Din acest punct de vedere, schemele de amenajare a centralelor hidroelectrice se clasifică în:

-CHE fără acumulare, care sunt amplasate pe firul apei chiar în albia râului, în imediata apropiere a barajului. Un exemplu de acest gen îl constituie CHE Porţile de Fier I construită în colaborare cu Iugoslavia, fiecare ţară având o putere instalată de 6 x 178 MW = 1068 MW.

-CHE cu acumulare, instalate în derivaţie faţă de cursul natural al apei: apele râului sunt deviate pe un traseu care are o pantă mai mică decât panta naturală a râului iar înălţimea totală a amenajării este suma dintre înălţimea barajului şi câştigul de înălţime obţinut pe traseul amenajat. Exemple de acest gen sunt: CHE Argeş care are o putere instalată de P=220 MW şi o diferenţă de nivel de H =324 m, CHE Bicaz (P=210 MW, H=143 m), CHE Lotru (P=500 MW, H =809 m).

2.1.3. Centrale nuclearo-electrice

Centralele nuclearelectrice (CNE) folosesc ca sursă primară energia degajată sub formă de căldură în reacţiile de fisiune nucleară care au loc în reactoare nucleare. Fenomenul de fisiune nucleară este produs de acţiunea neutronilor asupra nucleelor unor izotopi ai elementelor grele. Izotopii fisionabili sunt U235, U233 şi PU239 dintre care U235 se găseşte în stare naturală iar U233 şi PU239 se produc în reactor din materialele fertile: toriu (Th232) şi respectiv izotopul de uraniu U238.

In reactoare se folosesc, drept combustibil nuclear, următoarele materiale: uraniul natural (conţine 0,71% U235 şi în rest U238) şi uraniul îmbogăţit (conţine 1,5-4 % U235), care sunt introduse sub forma uşor elemente de combustibil sau ansambluri de elemente de combustibil.

Energia termică degajată în reactorul nuclear în urma reacţiei în lanţ încălzeşte apa care circulă în circuitul primar (reactor-schimbător de căldură), până la temperatura de 255-275°C. În schimbătorul de căldură, căldura este cedată apei care circulă în circuitul secundar, obţinându-se abur la temperatura de 250-260°C. În circuitul primar apa devine radioactivă, ceea ce impune măsuri pentru a asigura protecţia personalului. În acest scop utilajele din acest circuit sunt dispuse în încăperi subterane prevăzute cu înveliş pentru protecţia biologică. Fluidul din circuitul secundar nu devine radioactiv. Începând cu circuitul secundar, procesul de producere a energiei electrice este similar celui din centralele termoelectrice.



2.2. Instalaţii de transport şi distribuţie a energiei electrice

Energia electrică produsă în centralele electrice este transmisă spre consumatori prin reţelele electrice constituite din linii electrice, staţii de transformare, staţii de conexiuni şi posturi de transformare.

Transmiterea energiei electrice spre consumatori se face la diferite niveluri (trepte) de tensiune stabilite pe baza unor criterii tehnico-economice: pierderile de energie (direct proporţionale cu pătratul puterii vehiculate şi cu lungimea liniei şi invers proporţionale cu pătratul tensiunii), valoarea investiţiilor (în domeniul tensiunilor înalte, creşte proporţional cu pătratul tensiunii).

După tensiune, în practică se delimitează următoarele categorii de reţele (cifre neriguroase):



  • reţele de joasă tensiune (JT), cu tensiuni sub 1 kV;

  • reţele de medie tensiune (MT), pentru care se recomandă treptele de 6; 10; 20 kV;

  • reţele de înaltă tensiune (ÎT), care cuprind treptele de 110 şi 220 kV;

  • reţele de foarte înaltă tensiune (FÎT), cu tensiuni peste 220 kV.

Din punctul de vedere al scopului pentru care au fost construite, se pot distinge două categorii de linii electrice: linii de transport şi linii de distribuţie.

Liniile de transport sunt destinate să asigure vehicularea unor puteri electrice importante (zeci sau sute de MW) la distanţe relativ mari (zeci sau sute de km); acestea pot fi:

  • linii de legătură sau de interconexiune între două zone sau noduri ale sistemului electroenergetic;

  • linii de transport al energiei electrice de la un nod al sistemului electroenergetic până la un centru (zonă) de consum .

Liniile de distribuţie au o configuraţie mai complexă şi asigură vehicularea unor puteri relativ reduse pe distanţe mai scurte şi la un ansamblu limitat de consumatori.

Din. punct de vedere constructiv, liniile electrice se realizează sub formă de:



  • linii electrice aeriene (LEA), montate pe stâlpi;

  • linii electrice în cablu (LEC), pozate subteran; datorită costului ridicat, acestea sunt indicate, deocamdată, pentru distanţe scurte şi în condiţii speciale de traseu.

3. Condiţiile de calitate în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor

Energia electrică este considerată în prezent un produs, livrat de furnizor consumatorilor. Calitatea energiei electrice a preocupat specialiştii din sectorul electroenergetic încă din primii ani ai utilizării, pe scară largă, a curentului electric; în ultimul deceniu, se constată însă o revigorare a interesului pentru acest domeniu, datorită dezvoltării explozive a echipamentelor şi a tehnologiilor bazate pe electronică de putere. In prezent, calitatea energiei electrice constituie o preocupare majoră atât pentru furnizori, cât şi pentru consumatorii de energie electrică.

Termenul de “calitate a energiei electrice” (power quality) ia în considerare influenţa unui mare număr de perturbaţii electromagnetice care pot să apară în sistemul electroenergetic (în special la medie şi joasă tensiune). De menţionat însă faptul că sintagma „calitate a energiei electrice” nu este unanim acceptată şi utilizată pe plan mondial, existând în prezent mai mulţi termeni folosiţi în relaţia furnizor de energie electrică — consumator:


  • Calitatea energiei electrice (Power Quality): termen propus în S.U.A., reprezintă “conceptul alimentării şi legării la pământ a echipamentelor sensibile, într-un mod care să permită funcţionarea corectă a acestora“. De fapt, în pofida acestei definiţii termenul este utilizat într-un sens mult mai larg, referindu-se atât în problema poluării generată de consumatori, cât şi la alte tipuri de perturbaţii electromagnetice apărute în sistemele electroenergetice;

  • Compatibilitate electromagnetică (Electromagnetic compatibility — EMC): termenul este utilizat de CEI (Comission Electrotechnique Internationale) şi reprezintă “aptitudinea uni echipament sau sistem de a funcţiona satisfăcător în mediul său electromagnetic, fără a induce perturbaţii inacceptabile în orice alt echipament sau sistem existent in acel mediu”;

  • Calitatea tensiunii (qualite de la tension): termenul este utilizat în Franţa şi în diferite publicaţii europene şi se referă la “abaterile formei curbei de variaţie în timp a tensiunii de la sinusoida ideală”; poate fi interpretat ca referindu-se la calitatea “produsului” livrat de furnizor consumatorilor;

  • Calitatea curentului (current quality): este o definiţie complementară celei anterioare şi se referă la abaterile curentului faţă de forma ideală (o curbă sinusoidală de frecvenţă şi amplitudine constantă şi în fază cu tensiunea de alimentare); noţiunea se foloseşte pentru a descrie performanţele convertoarelor electronice;

  • Calitatea alimentării cu energie electrică (quality of supply sau quality of power supply): reflectă relaţia furnizor — consumator; are o componentă tehnică, calitatea tensiunii, descrisă anterior, şi o altă componentă, frecvent denumită “calitatea serviciilor” (quality of service), care reflectă relaţiile cu consumatorul (viteza de răspuns la solicitările acestuia, transparenţa tarifelor etc.).

  • Calitatea consumului (quality of consumption): reflectă relaţia consumator - furnizor; se referă la calitatea curentului, corectitudinea în plata facturii pentru energie electrică etc.

4. Piaţa energiei electrice

În urma liberalizării pieţei, în prezent există şi alţi jucători pe piaţa de energie electrică, unele companii private au cumpărat capacităţi de producţie (micro-hidrocentrale). Pe piaţă mai există companii private care se ocupă cu tradingul de energie electrică, dintre care cei mai mari sunt: Energy Holding, Petrod şi EGL Power & Gas, în ordinea mărimii. Numărul companiilor furnizoare de energie electrică din România a crescut în perioada 2003-2005 de la opt la 40. Începând cu 1 iulie 2007, piaţa de energie electrică şi cea de gaze naturale din România şi alte 13 state membre ale UE s-au deschis integral pentru toţi consumatorii.




Tabel 3. Structura indicatorilor electro

Sursa producţiei

Pondere

Energie

Putere

Combustibili fosili

58,09 %

38,4 TWh

10.598 MW

Hidroelectric

32,02 %

18,2 TWh

6.325 MW

Nuclear

9,20 %

5,6 TWh

707 MW

Alte surse

0,69%





TOTAL

100 %

62,2 TWh

17.630 MW
Producţia de energie electrică a României (tab. 3) a fost de aproximativ 62 TWh în anul 2006 la o putere instalată de 17.630 MW. Exportul de energie electrică al României a fost de 3 TWh în anul 2006 şi 4 TWh în 2005. Importurile de energie electrică a României au fost de 2,3 TWh în anul 2005. Piaţa românească de energie electrică este estimată la 1,75 miliarde Euro. Din anul 2006 şi-a început activitatea bursa de energie electrică, supravegheată de OPCOM, societate deţinută de Transelectrica. În anul 2007 pe această bursă au fost vândute 8,21 TWh. La sfârşitul anului 2005 existau 8,6 milioane consumatori de energie electrică, din care 8,04 milioane consumatori casnici, care consumau circa 30% energia electrică produsă in Romania. În anul 2006 preţul energiei electrice în România se situa la 60% din preţul mediu al UE.

Până în anul 1990, producţia, transportul şi distribuţia de curent electric era deţinută de compania de stat RENEL. În urma restructurărilor succesive, până în anul 2000, compania a fost împărţită între: Nuclearelectrica S.A. , Termoelectrica S.A., Hidroelectrica S.A., Transelectrica S.A. (transport), Electrica S.A. (distribuţie şi furnizare) –opt filiale, din care cinci s-au privatizat.



Structura producţiei de energie electrică în România (2006), pe categorii de surse: cărbune 39,57 %, gaze naturale 16,69 %, păcură 1,83 %, nuclear 9,20 %, hidroelectric 32,02 %, alte surse 0,69 % (din care: eolian, solar, biomasă 0%).

Producţia de energie hidroelectrică în România este dominată de stat prin compania Hidroelectrica, în anul 2006, a fost de 18,2 TWh la o putere instalată 6.325 MW.

Sectorul producţiei de energie nucleară este deţinut de Statul Român prin compania Nuclearelectrica. Aceasta deţine Centrala Nucleară de la Cernavodă, care are o capacitate de 4 reactoare din care doar două sunt instalate. Se estimează că până în 2015 Unităţile 3 şi 4 vor fi puse în funcţiune. În anul 2006, energia nucleară produsă a fost de 5,6 TWh, la o putere instalată de 707 MW. Rezervele de minereu existente asigură cererea de uraniu până la nivelul anului 2017 pentru funcţionarea a două unităţi nucleare la centrala de la Cernavodă.

În anul 2006, energia electrică produsă pe bază de combustibili fosili (termoelectrică) a fost de 38,4 TWh la o putere instalată de 10.598 MW (pe bază de cărbune: 26,9 TWh şi 6.189 MW, iar pe bază de hidrocarburi: 11,5 TWh şi 4.409 MW; o mare parte din centralele termoelectrice au fost transferate companiei de stat Termoelectrica cu o putere instalată de 5.520 MW, restul de centrale funcţionând ca societăţi distincte (CET Turceni, CET Rovinari, CET Craiova), altele fiind transferate în subordinea Consiliilor Locale.



Perspective: Legea prevede cote obligatorii de Energie Regenerabilă pe care furnizorii de energie electrică trebuie să le furnizeze consumatorilor deserviţi, de la 0,7% în 2005 până la 8,4% în 2010. România are un potenţial energetic eolian de 3.000 MW, echivalent cu o producţie anuală de aproximativ 23 TWh anual, dar în 2007 nu există proiecte semnificative pentru exploatarea acestuia. Potenţialul energetic solar al ţării este de 1,2 TWh producţie anuală. Potenţialul energetic hidro amenajabil al României este de 36 TWh / an, din care se poate valorifica în condiţii de eficienţă economică aproximativ 30 TWh / an.

-p.i.f. a reactoarelor 3 şi 4 la Cernavodă; ALRO Slatina urmează să construiască o centrală termică pe cărbune de 1.000 MW, investiţia ridicându-se la 1 miliard de Euro; Petrom va construi o centrală termică pe gaze de 860 MW la Petrobrazi, investiţie care va costa 500 milioane Euro; Energy Holding (deţinută în proporţie de 99% de o instituţie financiară elveţiană, Societe Bancaire Privee) va construi o centrală termică pe lignit în judeţul Gorj, cu o putere de 400 MW şi producţie anuală de 3 TWh.

- grupurile de utilităţi E.ON (Germania), Enel (Italia), Iberdrola (Spania) si CEZ (Cehia) sunt cele mai active în privinţa intenţiilor de a pătrunde în domeniul producţiei de energie electrică în România.

- relansarea competiţiei producţie (generare) centralizată / distribuită. Generarea distribuită: generarea de energie electrică în apropierea locului de consum a acesteia. Principalele avantaje: impact mic asupra mediului, eficienţă superioară, pierderi mici în reţea etc., dar şi dezavantaje (dificultăţi de compatibilizare, fiabilitate slabă etc.). Generarea centralizată are avantaje pe linia fiabilităţii, compatibilităţii, menţinerii caracteristicilor curentului electric, dar este costisitoare, are impact major pentru mediu, are pierderi mari. Se prezumă şi formula „reţelelor insulare“ (o combinaţie a celor două formule).



Istoricul energiei electrice în RO:

-1882, prima reţea de iluminat din ţară la Bucureşti. Se pune în funcţiune o centrală electrică ce asigură, printr-o linie electrică de 2 kV curent continuu, iluminatul Palatului Regal de pe Calea Victoriei;

-1884, Timişoara - se pune în funcţiune primul iluminat electric stradal din Europa;

-1894, Bucureşti - primele tramvaie electrice din ţară;

-1938 - Putere instalată (în anul de referinţă interbelic): 501 MW;

-1996 - Intrarea în exploatare comercială a Unităţii 1 a Centralei Nucleare de la Cernavodă.



Dostları ilə paylaş:
  1   2   3
Orklarla döyüş:

Google Play'də əldə edin


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə