Surse de energie utilizate de om.

Energia reprezinta capacitatea unui corp sau a unui sistem fizic de a efectua un lucru mecanic, la trecerea dintr-o stare in alta stare data. Se masoara in jouli (J).

Energia primara este energia bruta, netransformata, continua, de purtatorii naturali de energie. Energia primara poate fi captata, transformata si utilizata de catre om prin folosirea unor instalatii si dispozitive.

 În sens comun, prin surse de energie se înţeleg materialele şi tehnologiile folosite pentru obţinerea diferitelor forme de energie necesare dezvoltării societăţii. Aceste surse trebuie să se găsească în cantităţi corespunzătoare şi să fie exploatabile convenabil din punct de vedere tehnic, economic şi al unei perspective durabile.

Energiile alternative

 Energiile alternative folosesc puterea inerentă a unor surse naturale ca vântul, mareele, soarele. Unele sunt epuizabile, altele regenerabile.

 

Energia solară

 

• Căldura solară poate fi folosită pentru a produce energie. Cea mai simplă formată e un geam îndreptat spre Sud.

• Panourile solare montate pe acoperiş sunt folosite pentru căldură şi apă. În Israel, panourile solare asigură apa caldă în peste 80% din case.

• La o scară mai mare, un şir de oglinzi care urmăresc soarele îi reflectă lumina spre un turn în care încălzeşte apă sau abur care pune în mişcare turbinele electrice.

• Altă metodă foloseşte celule fotovoltaice montate pe acoperiş care absorb lumina solară şi o transformă direct în electricitate. Ţări în curs de dezvoltare precum Republica Dominicană, Sri Lanka şi Zimbabwe sunt printre primele care folosesc această tehnică.                                                                          

  Energia hidroelectrică

   

  Forţa apei în cădere pune în mişcare turbinele care produc electricitate. Apa este adunată într-un lac de acumulare şi canalizează printr-un baraj. Condiţiile pentru energie hidroelectrică este un curent puternic şi rapid de apă şi o înălţime semnificativă de la care sa cadă apa.
  E o sursă inepuizabilă, dar barajele au o viaţă limitată. Principalii utilizatori sunt Norvegia şi Brazilia, unde hidroenergia depăşeşte 90% din consumul de energie electrică, SUA, Canada, China şi Rusia                                  

  Energia eoliană

  Puterea vântului acţionează asupra morilor de vănt şi turbinelor care generează energie.
  O fermă eoliană are nevoie de un loc cu vânt constant dintr-o direcţie stabilă, cum ar fi trecătorile din munţi, coastele şi insulele. Cei mai importanţi utilizatori sunt SUA, Germania, Danemarca şi India.
  
  
  Surse de energie primară
  
  
                În categoria surselor de energie primară  intră toate formele  de energie care pot fi preluate şi valorificate în mod direct: chimică, nucleară, luminoasă, energia apelor şi a vântului.
• Energia înmagazinată în combustibili fosili (sub formă de energie chimică). Aceasta se pune în libertate prin reacţii chimice de oxidare care au loc cu degajare de  căldură (energie termică).

După starea de agregare, combustibilii pot fi:

• Solizi: lemn, cărbuni fosili;
• Lichizi: petrol;
• Gazoşi: gaze naturale,

          Cărbunii constituie o sursă importantă de energie deoarece se găsesc în cantităţi foarte mari, zăcămintele sunt răspândite uniform pe întreaga planetă.   Ca dezavantaje amintim instalaţiile necesare complicate, sulful conţinut de cărbune  este puternic poluant.

          Petrolul este cea mai importantă sursă energetică mondială, are putere calorică foarte mare, poate fi desulfurat înainte de ardere. Inconvenientul constă în faptul că zăcămintele de petrol sunt plasate doar în câteva zone ale globului, iar rezervele sunt mai mici decât cele de cărbune.

          Gazele naturale necesită instalaţii simple de ardere, au putere calorică bună, dar sunt mai dificil de transportat şi depozitat, iar rezervele sunt limitate. Gazul metan nu dă reziduuri la combustie şi nu prezintă impurităţi, iar GPL –ul este utilizat drept combustibil în zonele în care nu există reţea de gaz.

2. Energia nucleară  conţinută în combustibilii nucleari poate fi transformată în energie termic prin reacţii de fisiune sau de fuziune nucleară. Energia termică astfel obţinută poate fi folosită doar după transformarea în energie electrică.

3. Energia  solară   poate fi captată, şi folosita sub formă de caldură în aplicaţii termo-solare (prin panouri solare), sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice (CF). Tehnologiile "termo-solare" folosesc căldura razelor de soare pentru a produce apă caldă, energie electrică şi pentru a încălzii unele locuinţe. Aplicaţiile termo-solare se întind de la un simplu sistem rezidenţial de încălzire a apei până la staţii foarte mari de generare a energie electrice. Panourile fotovoltaice sunt în ziua de azi din ce în ce mai folosite, mai ales în zonele izolate, în care nu se poate  produce energie electrică prin metode convenţionale. Sistemele fotovoltaice sunt uşor de mânuit, au nevoie rar de întreţinere şi nu poluează mediul înconjurator. 

4. Energia eoliană  este produsă prin captarea energiei cinetice a deplasăării unor mase de aer sub formă de vânt datorită diferenţelor de presiune. Deşi energia eoliană reprezintă una dintre alternativele la utilizarea combustibilior fosili, prezintă o serie de dezavantaje legate de faptul că vântul nu bate în permanenţă, cele mai multe instalaţii produc zgomot, poluarea fonică putând constitui o problemă şi uneori se poate produce accidentarea păsărilor.

Harta potenţialului solar	Harta potenţialului eolian

 

5. Energia hidraulică  este o formă de energie utilizată din cele mai vechi timpuri la morle de apă şi alte tehnologii tradiţionale, iar în prezent este exploatată pentru producerea energiei electrice cu ajutorul turbinelor hidraulice. Este considerată o formă de energie regenerabilă, datorită circuitului continuu al apei în natură întreţinut de energia Soarelui. Tot forme de energie hidrauliccă sunt considerate energia valurilor şi cea a mareelor.

Cădere de apă

6.  Energia mareo motrică  este datorată fluxului şi refluxului marin şi rezulta din fortele gravitationale ale Soarelui şi Lunii, precum şi ca urmare a rotatiei terestre.  Mareele se produc cu regularitate în anumite zone de litoral de pe glob, cu amplitudini care pot ajunge uneori la 14 -18 m, determinând oscilaţii lente de nivel ale apelor marine. Principiul de utilizare a energiei mareelor în centrale mareomotrice, de altfel singura sursă folosită în prezent din cele enumerate mai sus, constă în amenajarea unor bazine îndiguite care să facă posibilă captarea energiei apei, declanşată de aceste oscilaţii, atât la umplere (la flux), cât şi la golire (la reflux).

7. Energia valurilor constă din mişcarea de suprafaţă a valurilor şi din fluctuaţiile de presiune de sub suprafata apei. Dispozitivele pentru captarea energiei valurilor se instaleaza linga mal, in depărtare sau în larg. Pe lângă avantajele evidente captarea energiei valurilor are şi unele dezavantaje precum impactul vizual şi fizic asupra habitatului marin, scurgerile toxice ale lichidelor folosite in constructia dispozitivelor de captare si conflictul cu navele comerciale.

8. Energia geotermală e o categorie particulară a energiei termice pe care o conţine scoarţa terestră. Cu cât se coboară mai adânc în interiorul scoarţei terestre, temperatura creşte şi teoretic energia geotermală poate fi utilizată tot mai eficient. Energia geotermala este utilizata la scara comerciala, incepand din jurul anilor 1920, cand a inceput sa fie utilizata in special caldura apelor geotermale, sau cea provenita din gheizere pentru incalzirea locuintelor sau a unor spatii comerciale. Este nepoluantă şi  regenerabilă si poate fi folosita in scopuri diverse: incalzirea locuintelor, industrial sau pentru producerea de electricitate  

Resursele alternative  de energie sunt hidrogennul, biomasa şi metanolul.

             Hidrogenul este cheia obţinerii în viitor a unei energii având cel mai înalt conţinut energetic pe unitatea de greutate dintre toţi combustibilii cunoscuţi. Cu unele excepţi (de exemplu, motoarele rachetă hidrogenul nu poate fi folosit direct pentru a produce energie. El trebuie să fie convertit în energie electrică. Se poate stoca şi transporta uşor şi este nepoluant.

            Biomasa 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. 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). Biomasa poate fi prelucrată în brichete sau peleţi.

Peleti

         

 Mai jos este prezentată structura unui cazan folosit pentru arderea rumeguşului de lemn, care poate fi folosit la centrale termice:

1-rezervor cu rumegus; 2-alimentator cu combustibil; 3-camera de alimentare cu aer; 4-focar de ardere; 5-camera de racire; 6-tevi de evacuare a fumului

            Metanolul este cel  mai simplu alcool, care conţine un singur atom de carbon. este un lichid incolor, insipid, cu un miros foarte slab şi este cunoscut sub denumirea de "alcool de lemn". Metanolul este unul dintre combustibilii care ar putea înlocui benzina sau  motorina, folosit drept combustibil pentru autoturisme. Este mai puţin inflamabil decât benzina dar mai puţin poluant.

Metanol

            Unul din dezavantajele energiilor alternative regenerative este costul procesului continuu de cercetare cu scop de a creste eficienta sistemelor de captare si convertire a energiei in electricitate.

              Hidrogenul. Înainte de descoperirea sa, hidrogenul a fost confundat cu alte gaze. În 1766, chimistul englez Henry Cavendish a arătat că hidrogenul se formează la aplicarea acidului sulfuric pe metale si astfel este considerat descoperitorul hidrogenului. Ulterior, a arătat că, apa este rezultatul reacţiei dintre hidrogen si oxigen. În 1781, Joseph Priestley a numit acest gaz “aerul inflamabil”. Chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier a dat acestui gaz denumirea de hydrogenium (formează apa). Hidrogenul lichid a fost produs prima data în 1898 de James Dewar. Hidrogenul este cel mai frecvent element din Univers. În spaţiu este prezent în trei forme: ioni (protoni), atomi si molecule biatomice. Pe Terra apare doar în molecule. În combinaţie cu alte elemente hidrogenul este foarte raspândit, iar cea mai frecventă şi importantă formă este apa (H2O). Apa este baza vieţii.             Hidrogenul are proprietăţile unui gaz si se ridică, datorită densităţii sale mai mici decât cea a aerului. Atenţie la folosirea hidrogenului în spatii închise, unde poate avea loc periculosul amestec de hidrogen şi aer şi care explodeaza. În figura de mai jos sunt prezentate valorile energetice la diferite tipuri de combustibil. Din grafic se poate observa diferenţa mare dintre hidrogen şi alte tipuri de combustibil.