Energii neconvenționale

1. Introducere

Problemele asigurării cu energie a omenirii sunt deosebit de complexe. Alături de nevoia majoră, vitală a asigurării apei potabile, problema energiei poate fi considerată ca fiind una dintre cele mai presante ale omenirii.

Energiile aşa zis tradiţionale sau convenţionale, cum sunt denumite energiile din veacul al XlX-lea obţinute din cărbuni şi hidrocarburi reprezintă nu numai surse primare, dar şi secundare. La acestea, în secolul al XX-lea s-au adăugat şi sursele de energii noi, aşa numite alternative, cum sunt energia nucleară, cea solară, eoliană, a forţei valurilor, a căldurii geotermale etc. Toate acestea reprezintă izvoare inepuizabile de energie. Astăzi, se consideră că ele pot rezolva problemele dezvoltării durabile ale omenirii.

In contextul crizei energetice latente la nivel mondial, dar deosebit de acute în unele zone ale globului, mai ales în ţările subdezvoltate, exploatarea resurselor energetice alternative devine interesantă, din punct de vedere social şi economic, în cazul în care utilizarea resurselor energetice alternative asigură protecţia mediului înconjurător, ele fiind surse de energie curată, acest fapt devine cheia politicii de dezvoltare durabilă a omenirii. Astfel, se poate spune că direcţiile de utilizare a energiilor trebuie să se axeze pe:

- creşterea randamentelor instalaţiilor de producere şi de utilizare a lor;

- reducerea pierderilor de energie din sistemele energetice;

- reducerea consumului energetic prin introducerea unui sistem strict de economisire.

Realizarea acestor deziderate este strâns legată de utilizarea raţională a energiilor secundare şi recuperarea/reciclarea acestora pentru folosirea lor mai raţională.

Este evident că în elaborarea politicilor energetice coerente se impune să se ţină seama atât de factorii economici de utilizare raţională a tuturor resurselor energetice, cât şi de factorii de prevenire a poluării mediului înconjurător, odată cu punerea în exploatare a acestora.

Asigurarea necesarului de energie pentru omenire este dependentă de purtătorii de energie convenţionali (de natură fosilă). Rezervele acestora sunt însă limitate iar arderea lor, generatoare de energie, cât şi utilizarea subproduşilor este însoţită de riscuri serioase, datorită gradului ridicat de poluare. Aceştia sunt principalii vinovaţi de accentuarea „efectului de seră", provocat de C02 rezultat în urma procesului de ardere. Din acest motiv, din punct de vedere al politicii energetice, se impune o limitare a emisiilor de C02. Strategia de limitare cuprinde următoarele direcţii:

- economisirea energiei prin aplicarea unei politici energetice eficiente, în toate sectoarele de activitate;

- reducerea pierderilor electrice în sistemul energetic naţional;

- înlocuirea purtătorilor de energie fosili cu alţii, care degajă mai puţin CO2 sau nu degajă deloc;

- utilizarea unor resurse energetice curate (ecologice).

În această direcţie se deschid mari şanse utilizării energiilor regenerabile şi celor secundare, în multe ţări avansate din punct de vedere tehnologic şi care posedă rezerve considerabile de astfel de resurse, cercetările şi realizările în acest domeniu sunt semnificative. Se acţionează insistent în direcţia acordării se subvenţii pentru realizarea unor programe de cercetare, dezvoltare, informare şi formare de cadre în domeniul energetic.

Necesităţile de protejare a mediului înconjurător au determinat realizarea unor proiecte de colaborare între state, consumul de energie şi impactul asupra sănătăţii mediului reprezentând o preocupare prioritară în multe ţări.

2. Recuperarea energiilor secundare - parte integrantă a strategiilor folosirii energiilor alternative

În natură, energia se găseşte sub o multitudine de forme, resursele ei fiind inepuizabile. Cu toate acestea, reutilizarea unei părţi a acestor resurse de energie în industrie, în tehnologii sau pentru scopuri utilitare, este o problemă de permanentă actualitate a ştiinţei şi tehnicii. Utilizarea căldurii degajate în timpul diferitelor procese, fie ele chimice sau mecanice, prin recuperarea, respectiv reciclarea lor, este de o deosebită actualitate, în condiţiile reducerii resurselor de combustibili convenţionali şi amplificarea efectului de seră.

Energia se foloseşte sub formă de energie termică, electrică, mecanică, chimică şi nucleară. Mai sunt şi alte forme de energie, deocamdată folosite pe scară mai restrânsă, sau chiar aflate într-o fază incipienta.

Energia electrică, sub diversele ei forme, este cel mai larg utilizată în toate tehnologiile lumii modeme, cât şi în domeniul serviciilor. Energia electrică se utilizează în tehnologiile chimice, metalurgice şi în cele ale altor ramuri industriale unde se aplică procese bazate pe electroliză (descompunere, sinteză), pe electrotermic (încălzire, topire, sublimare etc), în procesele ce au ca sursă fenomenele electromagnetice.

Unele procese tehnologice se realizează prin combinarea acţiunii electricităţii asupra reactanţilor. Energia termică se aplică pe scară largă în procesele tehnologice chimice şi metalurgice, nu numai pentru încălzire, răcire, evaporare, distilare, uscare, calcinare, vitrificare, topire şi alte operaţii asemănătoare, ci şi pentru realizarea reacţiilor endotermice, care necesită aport de căldură din exterior.

Energia termică se obţine, în majoritatea cazurilor, prin reacţiile de oxidare sau de ardere a combustibilului sau a materiei prime, mai rar prin transformarea energiei electrice sau mecanice. Energia care se degajă în cursul reacţiilor exoterme, deşi este utilizată în numeroase procese industriale, este foarte mică. Ea se foloseşte pentru a încălzi noi cantităţi de reactanţi.

Trebuie subliniat însă faptul că, în practica industrială, cantităţi foarte mari din energia care se degajă în cursul reacţiilor exoterme este folosită pentru încălzire.

Energia mecanică îşi găseşte o largă utilizare în procesele tehnologice, în special în operaţiunile fizice auxiliare (concasare, măcinare, brichetarea materiilor prime, la amestecarea reactanţilor, separare prin filtrare, centrifugare etc.)

Energia chimică se foloseşte într-o multitudine de reacţii chimice şi tehnologii care sunt imposibil de iniţiat în alte moduri. In prezent, procedee ca cele în care se folosesc energiile chimice ale explozibililor se folosesc pe scară tot mai largă în anumite domenii, cum ar fi obţinerea unor piese din pulberi metalice.

O cantitate imensă de energie chimică poate fi folosită prin utilizarea energiilor intraatomice. Energia chimică se acumulează şi se consumă şi în procesele biochimice care se desfăşoară în interiorul celulelor vegetale. Procesele biochimice stau la baza unei serii importante de procese industriale, ca cele alimentare (obţinerea drojdiei, panificaţia, fabricarea băuturilor alcoolice, industria vinului, fabricarea berii, ceaiului), cele din industria tutunului, a acetonei, a acizilor acetici, citrici sau lactici, sau topirea inului etc. Aceste procese se bazează pe influenţa microorganismelor şi a fermenţilor, care joacă rolul unor catalizatori. Pe calea biochimică, pot fi realizate diferite reacţii de oxidare şi de reducere , de hidratare şi deshidratare, de descompunere, polimerizare şi sinteză. Modul relativ simplu de realizare a proceselor biochimice, capacitatea imensă a microorganismelor de a se înmulţi şi capacitatea uriaşă de producţie a unor serii de procese fermentative permit să se prevadă dezvoltarea continuă a metodelor biochimice în toate sectoarele de activitate.

Se ştie că resursele industriale de energie pentru consumul populaţiei sunt formate, în special, din rezervele de combustibili convenţionali - cărbuni, ţiţei şi gaze naturale. La acestea se adaugă rezervele de turbă, şisturi bituminoase, lemnul pădurilor şi energia hidraulică. Mai nou, se utilizează şi combustibilii neconvenţionali, ca energia nucleară, solară şi eoliană, care contribuie într-o măsură încă mică la satisfacerea necesarului energetic al oamenilor. O rezervă mare de energie o constituie cea înmagazinată în instalaţiile şi utilajele în funcţiune. Astfel, de importanţă deosebită se bucură mărirea randamentelor instalaţiilor şi a maşinilor energetice (numai mărirea, în medie, cu 1% a randamentului energetic poate echivala cu o economie de sute de mii de tone de combustibil convenţional, în câţiva ani).

Gazele care se degajă în diferite instalaţii (din metalurgie, chimie, industria sticlei etc.) sunt utilizate drept combustibili sau agenţi transportori de căldură. Utilizarea acestor gaze are rezultate economice considerabile nu numai în sistemele întreprinderilor, dar şi în cazul aşezămintelor care le înconjoară.