Tehnologii de obtinere a energiei-1

TEHNOLOGII DE OBŢINERE A ENERGIEI-1

Orice formă de energie poate fi transformată în altă formă de energie prin efectuare de lucru mecanic sau prin transfer termic. La unele dintre transformările energetice nu se apelează datorită limitelor impuse de costuri sau de tehnologiile existente.

Dispozitivele de transformare a energiei dintr-o formă în alta se numesc generatoare de energie (transformatoare de energie). Acestea pot fi:

-               simple, atunci când o formă de energie se transformă direct în alta (exemplu: energia chimică a combustibilului în căldură);

-               combinate, atunci când au loc mai multe transformări (exemplu: la motoarele termice, energia chimică a combustibilului se transformă în căldură, iar căldura în energie mecanică).

După forma energiei utile pe care o produc, generatoarele se împart în trei categorii:

•  Generatoare de căldură

-               chimice: cuptoare, cazane, camere de ardere;

-               electrice: cuptoare şi cazane electrice;

-               nucleare şi termonucleare: reactoare şi baterii nucleare;

-               solare: cuptoare şi cazane solare.

•  Generatoare de energie electrică

-               chimice: generatoare de curent continuu: pile, acumulatoare;

-               nucleare: baterii şi reactoare nucleare;

-               solare: fotoelemente;

-               termice: generatoare termoelectrice;

-               mecanice: generatoare electrice de curent continuu - dinamuri; generatoare de curent alternativ - alternatoare (figura 1).

•  Generatoare de energie mecanică (motoare)

-               termice, chimice: motoare cu piston, turbine cu abur;

-               electrice: electromotoare; ecanice: turbine eoliene, turbine hidraulice (figura 2).

Toate generatoarele au ca elemente funcţionale: sursa de energie, purtătorul de energie (exemplu: gazul în instalaţia unei turbine de gaz), acceleratorul (instalaţia în care se creează diferentă de potenţial şi se realizează acţiunea forţelor motoare care provoacă mişcarea sau accelerarea purtătorului de energie), receptorul de energie (exemplu: pistonul motorului, reţeaua electrică, conducta de abur).

Succesiunea de transformări care vizează forme sau purtători de energie poartă numele de lanţ de transformări energetice.

Orice lanţ porneşte de la o formă de energie primară şi sfârşeşte ca energie utilă. în industria energetică, cel mai frecvent lanţ porneşte de la combustibil fosil şi ajunge energie utilă trecând prin energie electrică.

Lanţ transformări energetice	Forma de energie	Utilajul folosit
Cobustibil à ardere	Energie chimică	Arzător
Gaze fierbinţi de ardere à transfer de căldură	Energie termică	Cazan de abur
Abur sub presiune à destindere	Energie mecanică	Turbină
Electricitate à transport şi conversie	Energie electrică	Generator electric
Energie utilă	Energie mecanica Energie termică Energie luminoasă	Motoare Rezistenţe electrice Lămpi

Obţinerea energiei mecanice

Prima sursă de energie folosită de om pentru a produce energie mecanică a fost propria forţă musculară.

Pentru a-şi economisi energia şi pentru a-şi uşura munca, omul a început să utilizeze pentru tracţiune forţa/energia animalelor şi să confecţioneze unelte cum sunt: piua pentru decojirea cerealelor, teascul pentru strivitul strugurilor, presa pentru strivitul seminţelor oleaginoase, plugul, războiul de ţesut, roata olarului. Mult mai târziu omul a inventat maşinile: maşina cu vapori construită de Savery (1698) utilizată exclusiv în minerit; maşina cu vapori a lui J. Watt utilizată în transport (1777); motorul solar (1861 - Mouchot), motorul în 4 timpi construit de Otto (1878), generatorul eolian ce transformă energia vântului în energie electrică (1930).

Până la inventarea maşinilor, omul a utilizat doar energia chimică a combustibililor şi energia apelor.

Motoarele sunt maşini care transformă în. energie mecanică alte forme de energie. Astfel întâlnim:

-               motoare hidraulice, folosesc energia cinetică posedată de apa în mişcare: moara de apă, turbina hidraulică;

-               motoare termice, care transformă energia termică produsă prin arderea combustibilului în energie mecanică: motor cu abur, turbină cu abur, turbină cu gaz, motor cu explozie, motor diesel, motor cu reacţie;

-               motoare eoliene, care transformă energia vântului în energie mecanică: moara de vânt (figura 3). turbina eoliană (figura 4);

-               motoare electrice, transformă energia electrică în energie mecanică.

Aprofundaţi!

Identificaţi momente importante în evoluţia tehnologiilor de obţinere a energiei.

Obţinerea energiei electrice

Cel mai important salt tehnologic din istoria umanităţii este considerat descoperirea în secolul al XIX-lea a mişcării electronilor sub forma curentului electric, dar şi a legilor fizice care guvernează comportarea acestuia.

Energia electrică se găseşte în natură - trăsnete, fulgere - dar neexistând posibilitatea de captare a acesteia nu a putut fi utilizată în scop tehnologic. In prezent energia electrică reprezintă cea mai utilizată formă de energie. Din totalul de energie primară prelucrată, cea mai mare parte se transformă în energie electrică. Transformarea energiei primare în energie electrică are loc în centrale electrice.

Centrala electrică este un complex de instalaţii în care se produce transformarea, prin intermediul energiei mecanice, a energiei primare a resurselor naturale în energie electrică.

în funcţie de tipul energiei primare utilizate, centralele electrice se pot clasifica astfel:

• centrale cu combustibili fosili (cărbuni, hidrocarburi) sau nucleari (U, Th, Pu);

•   hidrocentrale;

•   centrale neconvenţionale: eoliene, solare, geotermice.

In termocentrale, energia chimică a combustibililor se transformă în energie termică, aceasta în energie mecanică care, la rândul ei, se tranforma în energie electrică.

In hidrocentrale, energia potenţială a apei se transformă in energie mecanică şi apoi în energie electrică (figura 5).

In centralele de tip eolian şi mareomotrice, lanţul de transformări este identic cu cel al hidrocentralelor.

In centralele solare, energia solară se poate transforma direct în energie electrică sau mai întâi în energie termică.

Din punct de vedere constructiv toate tipurile de centrale au ca element comun ansamblul turbină - generator electric 4 figura 6).