Combustibili termotehnică

Noţiune, tipuri, resurse, bilanţuri de combustibil

Sursa principală de energie pe Pământ este Soarele. În urma reacţiilor de fuziune nucleară ce se produc pe Soare, acesta iradiază pe suprafaţa globului pământesc o cantitate imensă de energie.

Prin purtător de energie se înţelege fluxul material care poate acumula, transmite şi ceda energie în urma unor transformări de stare. Drept exemplu de purtători de energie pot servi combustibilii, aburul, apa fierbinte, aerul comprimat etc.

Purtătorii de energie pot fi surse şi resurse de energie. Sursele de energie se împart în inepuizabile care se regenerează cel puţin în ritmul în care pot fi consumate şi epuizabile care se regenerează lent (combustibilii clasici) sau deloc (uraniul, toriul). Datorită caracterului de regenerare sursele inepuizabile de energie sunt definite şi drept surse regenerabile, iar cele epuizabile surse neregenerabile. Sursele regenerabile de energie includ radiaţia solară, apele geotermale, mareele, reacţiile nucleare şi termonucleare. La rândul său, radiaţia solară se manifestă prin mai multe forme de energie: eoliană, hidraulică, energia biomasei, valurilor maritime şi termice ale oceanelor. Sursele regenerabile de energie se caracterizează prin cantitatea lor practic inepuizabilă şi prin impactul favorabil pe care-l au asupra mediului ambiant.

Sursele de energie, respectiv resursele de energie, oferă un potenţial energetic exploatabil. În cazul resurselor, acest potenţial se găseşte înmagazinat într-o anumită substanţă chimică şi este exploatabil prin extracţia acestei substanţe şi conversia energiei sale chimice. În cazul surselor, potenţialul energetic se află într-o fază mai „avansată” de utilizare, fiind exploatabil ca atare sau printr-un număr redus de transformări energetice.

Resursele de energie se împart în:

- primare, care sunt extrase sau recuperate direct din natură. În general, energia primară nu este folosită;

- secundare sunt resursele care au fost obținute din cele naturale prin una sau mai multe transformări (combustibil, carburanţi, energie termică, electrică şi mecanică).

La rândul său, resursele primare se împart în:

- convenţionale sunt identificate, disponibile şi exploatabile prin tehnologii cunoscute sau în curs de a fi aplicate.

- neconvenţionale sunt caracterizate prin existenţă şi utilizare posibilă, în timp ce pentru extracţia şi tratarea lor se cer alte tehnologii decât cele obişnuite în prezent.

Din resursele energetice primare fac parte:

- combustibilii fosili (cărbune, petrol, gaze naturale, şisturi bituminoase şi nisipuri asfaltice), lemnul şi deşeurile; prin ardere, energia chimică înmagazinată este transformată în energie termică şi apoi o parte din ea, eventual, în energie mecanică.

- biomasa (deşeuri forestiere, agricole şi solide urbane, băligarul, plantele agricole energetice) folosită pentru producerea energiei termice prin ardere sau a biogazului.

- minereul de uraniu utilizat în centralele nuclearo-electrice ca materie primă pentru producerea controlată a reacţiei de fuziune nucleară.

- apa folosită fie pentru producerea prin electroliză a hidrogenului combustibil, fie pentru obţinerea deuteriului - principalul element necesar desfăşurării reacţiei de fuziune termonucleară.

- căderile de apă al căror potenţial energetic poate fi transformat în energie mecanică şi apă ca forţă a valurilor.

- energia eoliană ce poate fi transformată în energie mecanică.

- energia solară, a cărei intensitate poate fi multiplicată prin focalizare cu ajutorul unui sistem de oglinzi şi folosită apoi ca energie termică sau valorificată direct ca energie electrică prin intermediul celulelor fotovoltaice.

- energia geotermală ce poate ajunge în mod natural la suprafaţa terestră sau poate fi adusă prin diferite mijloace şi utilizată apoi ca energie termică.

Prin natura lor sursele de energie sunt inepuizabile şi corespund unor procese naturale în desfăşurare, repetabile sau regenerabile. În acelaşi timp, resursele de energie sunt în majoritate epuizabile.

În ceea ce priveşte sursele şi resursele inepuizabile, limitele sunt de ordin tehnic şi economic. Astfel, apa poate fi considerată drept o resursă inepuizabilă, dacă se iau în consideraţie cantităţile imense de apă din mări şi oceane, precum şi circuitul ei în natură.

Din punctul de vedere al cunoaşterii, resursele energetice pot fi identificate şi neidentificate. Resursele energetice neidentificate se împart în previzibile, dacă sunt situate în zone cunoscute, dar insuficient exploatate, şi ipotetice, dacă sunt situate în zone încă necercetate.

Resursele identificate se împart în exploatabile, cunoscute şi sub numele de rezerve, şi condiţionale sau inexploatabile în condiţiile tehnice şi economice actuale. Rezervele pot fi certe sau probabile.

Combustibili se numesc substanţele inflamabile care din punct de vedere economic este raţional să se utilizeze pentru obţinerea unor cantităţi considerabile de căldură. Se utilizează combustibili de provenienţă organică (atât fosili cât şi biomasă) şi minerală – combustibilul nuclear (U235, U238, U233, Pu239). Combustibilii organici degajă căldura în urma reacţiilor interatomare - de combinare a elementelor (atomilor) combustibile cu oxidantul. Combustibilii nucleari degajă energia legăturilor din interiorul nucleului atomilor, în urma reacţiilor de fisiune a acestora, energie cu mult mai mare decât cea degajată de combustibilii organici.