UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA ENERGETICA

ENERGIA VERDE

Jilaveanu Petrica Gabriel

GRUPA 2203

SERIA A

1

oCuprins:

Introducere.

Siguranta energiei eoliene

Utilizarea energiilor regenerabile in tarile din Europa si pe plan mondial

Stadiul surselor neconventionale regenerabile pe plan mondial

Bibliografie

2

Introducere

Energie verde” este un termen care se referă la surse de energie regenerabila şi nepoluantă. Electricitatea generată din surse regenerabile devine din ce în mai disponibilă. Prin alegerea unor astfel de surse de energie regenerabila 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. 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.

1. Siguranta energiei eoliene:

Energia eoliana e o sursa de putere electrica promitatoare in viitor datorita ecologitatii si infinitatii sale. Totusi, pentru ca viteza vantului variaza in timpul zilei, sezonului sau anilor energia generata de vant e o resursa intermitenta. In zonele de pe glob cu actiune puternica a vantului turbinele actioneaza in jur de 60% din timpul anului. Chiar si asa vantul poate fi insuficient pentru ca turbinele sa functioneze la capacitate maxima. Cu toate acestea tehnologia a reusit sa-si adapteze creatiile imbunatatindu-le si producand si alte ce folosesc acest tip de energie.

3

Potenţialul eolian major este observat pe litoralurile marine, pe ridicături şi în munţi. Dar există multe alte teritorii cu un potenţial eolian necesar pentru utilizare.

Ca sursă energetică vântul poate fi mai greu de calculat spre deosebire de soare, dar în anumite perioade prezenţa vântului se observă pe parcursul întregii zile. Asupra resurselor eoliene influenţează relieful pământului şi prezenţa barierelor (obstacolelor) plasate la înălţimi de până la 100 metri. De aceea vântul, într-o mai mare măsură, depinde de condiţiile locale (relief) decât de soare. În localităţile montane, spre exemplu, două suprafeţe pot avea potenţial solar egal, însă potenţialul vântului poate fi diferit datorită diferenţei în relief şi direcţiile curenţilor maselor de aer. În legătură cu aceasta planificarea locului pentru plasarea instalaţiei se petrece mai detaliat decât montarea unui sistem solar. Energia vântului de asemenea este supusă schimbărilor sezoniere a timpului. Lucrul unei asemenea instalaţii este mai efectiv iarna şi mai putin efectiv în lunile de vară (în cazul sistemelor solare situaţia este inversă). În condiţiile climaterice din Danemarca sistemele fotoelectrice sunt efective la 18% în ianuarie şi la 100% în iulie. Eficacitatea lucrului staţiei eoliene este de 55% în iulie şi 100% în ianuarie. Astfel, varianta optimă este combinarea într-um sistem a instalaţiilor eoliene şi solare. Asemenea sisteme simbiotice asigură o productivitate a energiei electrice mai înalt în comparaţie cu instalaţiile eoliene sau fotoelectrice, luate aparte.

Pe suprafaţa pământului vegetaţia şi construcţiile aflate pe ea sunt factorul de bază, care influenţează la micşorarea vitezei vântului. Cu cât ne îndepărtăm de suprafaţă, cu atât se micşorează influenţa reliefului asupra mişcării maselor de aer. Cu alte cuvinte: cu cât mai sus cu atât viteza vântului e mai mare. La înălţimi de circa un kilometru de la suprafaţa mării relieful practic nu influenţează viteza vântului. În straturile de jos a atmosferei o influenţă majoră asupra vitezei o are contactul cu suprafaţa pământului: cu cât relieful este mai complicat, cu atât mai mică e viteza vântului. El încetineşte în păduri şi oraşe mari. Dar aşa suprafeţe ca litoralul mării practic nu influenţează asupra lui. Clădirile, pădurile şi alte bariere nu numai că încetinesc vântul, dar şi formează curenţii turbulenţi de aer.

4

2.Utilizarea energiilor regenerabile in tarile din Europa si pe plan mondial.

Energiile regenerabile nu produc emisii poluante şi prezintă avantaje pentru mediul mondial şi pentru combaterea poluarii locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile îl reprezintă reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Dezvoltarea surselor regenerabile de energie ca o resursă energetică semnificativă şi nepoluantă este unul din principalele obiective ale politicilor energetice mondiale care, în contextul dezvoltării durabile, au ca scop creşterea siguranţei în alimentarea cu energie, protejarea mediului înconjurator şi dezvoltarea la scară comercială a tehnologiilor energetice viabile.De la adoptarea in 1997 a Protocolului de la Kyoto asupra Convenţiei Cadru a Naţiunilor Unite despre schimbările climatice (1992), industria surselor regenerabile de energie a fost împinsă către capitalizare pe o piaţă globală a energiei regenerabile, ţintă ce poate fi atinsă numai prin coagularea într-un plan comun a imperativelor de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră. Prin acest protocol, ţările dezvoltate au stabilit drept ţintă reducerea până în 2012 a gazelor cu efect de seră cu 5,2 % faţă de nivelul din 1990. Protocolul de la Kyoto a fost semnat în Decembrie 1997 la Conferinţa din Japonia de către 84 de naţiuni, însă ratificat doar de către 37, majoritatea din acestea fiind ţări în curs de dezvoltare. Acestui protocol i-au urmat multe astfel de înţelegeri şi angajamente la nivel mondial şi european în dorinţa unei dezvoltări durabile a lumii, cum ar fi Agreementul de la Haga (noiembrie 2000) sau Bonn (iulie 2001).La Summit-ul Mondial asupra Dezvoltării Durabile (Sustainability Summit) de la Johannesburg din Septembrie 2002, energia a fost unul dintre cele mai controversate domenii în discuţii, cu texte progresive blocate de protecţionisti naţionali, interese proprii sau vederi pe termen scurt. Astfel, problema adoptării unei ţinte comune în ceea ce priveşte energia regenerabilă a rămas una dintre cele mai controversate, întârziind zile întregi agreementul asupra Planului comun de implementare a surselor regenerabile de energie. Nu a fost fixată nici o ţintă, însă toate ţările au recunoscut necesitatea creşterii de surse regenerabile în totalul energiei furnizate. În final, pe 4 Septembrie 2002 a fost semnat Planul de Implementare, inclusiv

5

de către România, care s-a pronunţat în favoarea surselor regenerabile şi politicilor UE şi mondiale (in special Protocolul de la Kyoto).

3. Stadiul surselor neconventionale regenerabile pe plan mondial

În anul 2010, ponderea surselor regenerabile în producţia totală de energie primară pe plan mondial era de 13,8 %.Din analiza ratelor de dezvoltare din ultimele trei decenii se observă că energia produsă din surse regenerabile a înregistrat o creştere anuală de 2 %. Este evident că pe termen mediu sursele regenerabile de energie nu pot fi privite ca alternativă totală la sursele convenţionale, dar este cert că, în măsura potenţialului local, datorită avantajelor pe care le au (resurse locale abundente, ecologice, ieftine, independente de importuri), acestea trebuie utilizate în complementaritate cu combustibilii fosili şi energia nucleară.

Fig: 25 Combustibilii în producţia totală de energie primară în anul 2010, pe plan mondial

Studiile oamenilor de ştiinţă au devenit în ultimii ani din ce în ce mai unanime în a aprecia că o creştere puternică a emisiilor mondiale de gaze cu efect de seră va conduce la o încălzire globală a atmosferei terestre de 2 - 6 oC, până la sfârşitul acestui secol, cu efecte dezastroase asupra mediului înconjurător.

6

Prin schimbul natural dintre atmosferă, biosferă şi oceane pot fi absorbite circa 11 miliarde de tone de CO2 din atmosferă (sau 3 miliarde de tone echivalent carbon), ceea ce reprezintă circa jumătate din emisiile actuale ale omenirii. Aceasta a condus la o creştere permanentă a concentraţiei de CO2 din atmosferă de la 280 de ppm înainte de dezvoltarea industrială la 360 ppm în prezent. Estimând că la sfârşitul acestui secol populaţia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, în condiţiile unor drepturi de emisie uniforme pentru intreaga populaţie, pentru a nu depăşi concentraţia de CO2 de 450 ppm în atmosferă, ar fi necesar ca emisiile pe cap de locuitor să se limiteze la 0,3 tone C/locuitor, ceea ce pentru ţările dezvoltate reprezintă o reducere de 10 ori a actualelor emisii de gaze cu efect de seră. Sursele regenerabile de energie sunt energia solară, energia eoliană, energia geotermală, hidrotermală, biomasa, energia hidrogenului şi altele.Sursele fosile posedă proprietăţi foarte folositoare care le-au făcut foarte populare în ultimul secol. Din nefericire, sursele fosile nu sunt regenerabile. Mai mult decât atât, acestea sunt responsabile de emisiile de CO2 din atmosferă, care sunt dăunatoare unui climat ecologic. Utilizarea în continuare a surselor de energie fosile ar produce o creştere a emisiilor de CO2 (fig. 2).

Fig: 2.6

7

Creşterea emisiilor de CO2 generate prin arderea surselor fosile de energie.O problemă majoră în utilizarea combustibililor clasici (cărbuni, petrol, gaze naturale) este poluarea mediului. Aproximativ 30 milioane tone CO2, CO, SO2 si NOx împreună cu funingine şi cenuşa se degajă anual în utilizarea mijloacelor de transport, generarea căldurii şi altele.

Fig: 2.7

Poluanţii sistemelor de energie

Noile cerinţe în domeniul dezvoltării durabile au determinat statele lumii să îşi pună problema metodelor de producere a energiei şi să crească cota de energie produsă pe baza energiilor regenerabile. Protocolul de la Kyoto angajează statele semnatare să reducă emisiile de gaze cu efect de seră. Acest acord a determinat adoptarea unor politici naţionale de dezvoltare a eolienelor şi a altor surse ce nu degajă bioxid ce carbon.Trei factori au determinat ca soluţia eolienelor să devină mai competitivă: • noile cunoştinţe şi dezvoltarea electronicii de putere;• ameliorarea performanţelor aerodinamice în conceperea turbilor eoliene;• finanţarea naţională pentru implantarea de noi eoliene.

8

Începuta cu cca. 40 de ani în urma, utilizarea energiilor regenerabile în special a energiei solare, eoliene, apelor geotermale si a mareelor, provocata de prima criza a petrolului din 1972, a ajuns în prezent sa reprezinte un procent important din balanta de furnizare a energiei în multe tari ce poseda potential in acest domeniu, printre care citam: 1) Suedia : hidro 55%,2) Islanda : hidro 17%, geotermala 55%3) Elvetia : hidro 43%4) Turcia : biomasa 9%, geotermala 1%5) Germania : eoliana 40% din capacitatea mondiala

În aceste tari se depaseste cu mult pragul propus prin Directivele UE pâna în anul 2010 în domeniul utilizarii energiilor regenerabile de 12%, legat si de respectarea prevederilor protocolului de la Kyoto.Principalele pârghii în acest domeniu sunt: a. Investitiile masive de la 5 miliarde dolari din 1995 pâna la peste 20 miliarde dolari in 2003 pe plan mondial, economiile anuale realizate la energie primara (carbune, hidrocarburi) fiind estimate numai in SUA la cca. 36 miliarde de dolari pe an începand din 2005. Energia verde fiind nepoluanta rezulta ca în plus se economisesc si cheltuielile ascunse cum ar fi cele pentru sanatate publica si cele legate de pierderi de recolte vis-a-vis de ploile acide.Ceea ce este ciudat este faptul ca, pentru producerea energiei electrice cu cele mai poluante tehnologii în centralele pe carbune si cele nucleare, se investesc si in prezent cca. 90% din fondurile disponibile, pe când utilizând tehnologii curate doar câteva procente, desi acestea se implementeaza usor si nu au efecte nocive asupra mediului înconjurator.b. Subventii importante care ajung pâna la 110 E / m2 de colectori solari folositi pentru incalzirea spatiilor în Germania. În conformitate cu prevederile Cartii albe pentru energii regenerabile (1997) se prevede ca pîna în 2010 sa fie instalati 100 milioane m2 de colectori solari în toata Europa. Se mentioneaza ca în prezent în Spania sunt instalati mai mult de 500.000 m2 de colectori solari. În Germania se acorda deasemeni subventii importante pentru montarea de celule fotovoltaice integrate în special în acoperisurile si ferestrele cladirilor existente.c. Îmbunatatirea tehnologiilor de producere a instalatiilor care duce la scaderea pretului de cost (de ex. la celule fotovoltaice de la 30 $/w în urma cu 30 de ani la cca.3-4 E/w, în prezent).În prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile în producerea energiei electrice, este scăzută. S poate spune că potenţialul diferitelor filiere de energii regenerabile, este sub-exploatat. Totuşi, ameliorările tehnologice

9

au favorizat instalarea de generatoare eoliene , într-un ritm permanent crescător în ultimii ani, cu o evoluţie exponenţială, având o rată de creştere de 25% în 2003. Filiera eoliană este destul de dezvoltată în Europa, deţinând poziţia de lider în topul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabilă asigură necesarul de energie electrică pentru 10 milioane de locuitori. Dealtfel, 90 % din producătorii de eoliene de medie şi mare putere, se află în Europa. Repartiţia în Europa a energiei electrice produse pe baza eolienelor, arată diferenţe între state. Germania este liderul pe piaţa europeană, în ciuda unei încetiniri în 2003 a instalărilor. Spania, pe poziţia a doua, continuă să instaleze intensiv parcuri eoliene. Danemarca este pe a treia poziţie, având dezvoltate eoliene offshore şi trecând la modernizarea eolienelor mai vechi de 10 ani.Costurile şi eficienţa unui proiect eolian trebuie să ţină seama atât de preţul eolienei, cât de cele ale instalării şi întreţinerii acesteia, precum şi de cel al vânzării energiei. O eoliană este scumpă. Trebuiesc realizate încă progrese economice pentru a se putea asigura resursele dezvoltării eolienelor. Se estimează că instalarea unui kW eolian, costă aproximativ 1000 Euro. Progresele tehnologice şi producţia în creştere de eoliene din ultimii ani permit reducerea constantă a preţului estimat. Preţul unui kWh depinde de preţul instalării eolienei, ca şi de cantitatea de energie produsă anual. Acest preţ variază în funcţie de locaţie şi scade pe măsura dezvoltării tehnologie.În Germania şi Danemarca, investitorii sunt fie mari grupuri industriale, fie particulari sau agricultori. Această particularitate tinde să implice populaţia în dezvoltarea eolienelor. Energia eoliană este percepută ca o cale de diversificare a producţiei agricole. În Danemarca, 100 000 de familii deţin acţiuni în energia eoliană. Filiera eoliană a permis, de asemenea, crearea de locuri de muncă în diverse sectoare, ca cele de producere a eolienelor şi a componentelor acestora, instalării eolienelor, exploatării şi întreţinerii, precum şi în domeniul cercetării şi dezvoltării. Se înregistrează peste 15 000 de angajaţi în Danemarca şi 30 000 în Germania, direct sau indirect implicaţi

10

în filiera eoliană.

Fig. 2.8:Parcuri eoliene (Sursa: Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004)

Energia eoliană este considerată ca una din opţiunile cele mai durabile dintre variantele viitorului, resursele vântului fiind imense. Se estimează că energia eoliană recuperabilă la nivel mondial se situează la aproximativ 53 000 TWh (TerraWatt-oră), ceea ce reprezintă de 2 ori mai mult decât consumul mondial actual de electricitate.În Europa, potenţialul este suficient pentru asigurarea a cel puţin 20% din necesarul de energie electrică până în 2020, mai ales dacă se ia în considerare noul potenţial offshore.Chiar dacă eolienele de primă generaţie erau deranjante din punct de vedere sonor, se pare că în prezent, dezvoltările tehnologice au permis reducerea considerabilă a zgomotului produs de astfel de instalaţii. Astfel, pe scara surselor de zgomot, eolienele se situează undeva între zgomotul produs de un vânt slab şi zgomotul din interiorul unei locuinţe, respectiv la aproximativ 45 dB. Evoluţia nivelului sonor în funcţie de numărul de eoliene este logaritmică, respectiv instalarea unei a doua eoliene determină creşterea nivelului sonor cu 3 dB şi nu dublarea acestuia.

11

Pentru diminuarea poluării sonore există mai multe căi:- multiplicatoarele sunt special concepute pentru eoliene. În plus, se încearcă favorizarea acţionărilor directe, fără utilizarea multiplicatoarelor.- profilul palelor face obiectul unor cercetări intense pentru reducerea poluării sonore determinată de scurgerea vântului în jurul palelor sau a emisiilor datorate nacelei sau pilonului. Arborii de transmisie sunt prevăzuţi cu amortizoare pentru limitarea vibraţiilor. - antifonarea nacelei permite, de asemenea, reducerea zgomotelor.In urmatorii 8 ani va fi instalata o putere de 110.000 MW in centralele eoliene. Daca acestea s-au dezvoltat pe zonele de coasta, in prezent tendinta este de a construi unitati in interior pentru a furniza energie pentru mii de gospodarii, ferme, mici intreprinderi.Cea mai dezvoltata zona eoliana in Germania este Westfalia - regiunea Sintfeld, unde sunt montate 65 de instalatii cu o capacitate de 180 milioane kWh pe an (adica suficient pentru 50.000 gospodarii).Cel mai mare producator mondial de turbine eoliene este firma Flender GmbH, care livreaza 40% din toate centralele eoliene instalate in lume (Europa, SUA si China).O intreaga industrie s-a dezvoltat pentru fabricarea componentelor, pentru servicii de montaj, intretinere, exploatare.Centralele eoliene actuale au puteri standardizate, incepand de la 100 kW la 5 MW/unitate. Unde este posibil, unitatile sunt cuplate in baterii pentru a obtine puteri mai mari.Industria romaneasca ar putea sa se implice intr-o piata de 60-70 mld.euro (estimata pe 8 ani), putand produce o serie de componente cum ar fi: motoare si generatoare electrice, componente mecanice - arbori grei, stalpi de sustinere, carcase, reductoare, confectii metalice, pe baza de avantaje comparative si competitive.Aproximativ 80% din energia eoliana din lume este produsa acum in California, dar energia eoliana este pe cale de raspandire Midwest-ul american, in Europa- in special in Belgia - si in alte regiuni.

Romania, peste 30 de ani!Poluarea accentuata ameninta civilizatia umana. Dezechilibrele produse de emisiile de dioxid de carbon pot arunca omenirea intr-o iarna vesnica. Romania nu este ocolita de schimbarile extreme ale vremii Ultimii ani au fost critici din punct de vedere al fenomenului de incalzire globala. In 2005, din cauza temperaturilor in crestere, s-a inregistrat un record negativ. Doar in urma cu sapte ani Terra a fost mai calda, dar atunci El Nino a avut un cuvant greu de spus. Arderea combustibililor face ca

12

atmosfera sa fie tot mai ingreunata de gazele toxice, iar razele solare tot mai periculoase pentru viata pe Pamant. Temperatura globala este mai mare in fiecare an, nivelul oceanului creste din cauza topirii ghetii, iar consumul energetic este din ce in ce mai mare. Acest lucru se simte, provocandu-se anomaliile climatice. Romania nu este scutita de schimbarile radicale ale vremii.

Incalzirea globala Precipitatiile abundente si topirea ghetarilor si a unor parti din Groenlanda pot aduce un volum impresionant de apa in calea curentilor din Atlantic. Aceste ape reduc salinitatea oceanului, ceea ce conduce la o incetinire a scufundarii apei mai reci, oprind astfel transportarea caldurii de catre curenti. Curentul Golfului Acesta aduce apa calda dinspre Ecuator spre nord. Apa elimina caldura in atmosfera si se raceste. Caldura pierduta face ca apa sa devina mai sarata si foarte deasa. Pana cand ajunge in nordul Islandei, devine destul de densa ca sa se scufunde. Curent rece adanc - Cu 50% scade transportul de apa aflata la adancime din Atlanticul de nord catre sud Curentii de adancime In timpul iernii, apa rece, sarata si densa care este adusa de curentul Golfului si coboara in adancul oceanului, declansand intoarcerea centurii de transport. Curentul de adancime curge usor inapoi catre Ecuator si oceanele Pacific si Indian. Circulatia din mijlocul Atlanticului Ajungerea apei mai putin sarate in emisfera nordica blocheaza valul de apa calda dinspre tropice. Apa se indreapta catre est si sud, in loc sa-si urmeze cursul catre nord. Monitorizarea curentilor In 2004, cercetatorii au instalat 22 de stalpi ancorati de-a lungul unei fasii din Atlantic aflata la circa 25 de grade nord. Fiecare stalp a fost echipat cu aparatura pentru masurarea temperaturii, a salinitatii, a vitezei curentilor si a directiei acestora.

Apa calda de suprafata din mijlocul oceanului care se indreapta catre sud circula cu 50% mai rapid.

13

"Defrisarile vor crea, in 12 ani, un coridor al tornadelor" Gaura de ozon, incalzirea globala, suprapopularea si defrisarile masive au alarmat intreg mapamondul, ridicand probleme specialistilor care au incercat sa prevada viitorul apropiat al umanitatii. Cum va arata Romania anului 2030 in conditiile in care tara noastra se confrunta in ultimii ani cu fenomene climatice nemaiintalnite? Specialistii cred ca o Romanie in care vor continua defrisarile in acelasi ritm, masinile poluante vor continua sa circule, iar emisiile de dioxid de carbon sau gaze cu efect de sera se vor mentine intre aceleasi cote va fi o tara in care vor fi deserturi in Dobrogea si in sudul tarii, in care vor disparea rauri si vor fi alunecari de teren masive, asemanatoare celor de anul acesta de pe Valea Trotusului, Harghita, Covasna ori de pe Valea Nehoiului. Uraganele vor deveni un fenomen firesc peste 12 ani, odata cu aparitia "coridorului european al tornadelor". Anul se va imparti in doua anotimpuri, unul ploios si altul secetos, iar temperaturile vor continua sa creasca inexplicabil pentru perioada interglaciara pe care o parcurgem. Pe de alta parte, incalzirea temperaturii va favoriza aparitia epidemiilor tropicale de tipul malariei. Si pentru a completa imaginea de nerecunoscut a Romaniei anului 2030, taranii se vor ocupa de plantatii de portocali, in locul lanurilor de porumb care nu vor rezista temperaturilor tropicale.

"Romania foloseste cu 50% mai multa energie si produce de aproape cinci ori mai mult dioxid de carbon pentru a obtine un dolar la Produsul Intern Brut decat media europeana", a afirmat Jurrien Westerhof, coordonator de campanii in cadrul Greenpeace.

14

5.Bibilografie:

1. Todos P., Sobor I., ş.a. „Energia regenerabilă. Studiu defezabilitate”. PNUD Moldova, 2002.

2. Brown Lester R., Flavin Christopher, French Hilary, Starealumii 2000. Editura Tehnică Bucureşti, 2000.

3. http://www.referat.ro/

15