Centrale hidroelectrice (CHE)
Hidrocentralele (figura 18) sunt
instalaţii complexe în care energia hidraulică a căderilor de ape naturale sau
artificiale este transformată în energie mecanică prin intermediul turbinelor
hidraulice şi apoi în energie electrică, în generatoare de curent electric.
Energia hidraulică depinde de
debitul cursurilor de apă care este variabil în timp, de înălţimea căderii de
apă şi indirect, de condiţiile meteorologice. Astfel, centralele pot fi
amplasate: pe râuri, fluvii cu debite foarte mari de apă, pe râuri de deal cu
pante medii (figura 19), pe râuri de munte care curg de-a lungul unor pante
repezi (figura 20). Pentru realizarea hidrocentralelor se fac anumite
construcţii şi amenajări hidroenergetice.
• Barajul închide valea unui curs de râu şi
serveşte la crearea unei diferenţe de nivel pentru căderea de apă, a unei
acumulări de apă sau în ambele scopuri.
• Lacul de acumulare constituie o rezervă
„tampon" de apă, care compensează variaţiile de debit ale râului. Se poate
crea artificial o mărire a debitului, proporţională cu mărimea lacului, pentru
o anumită perioadă de timp.
• Canalul de aducţiune asigură circulaţia apei între lac
și castelul de echilibru în cazul centralelor pe râuri cu pante mici de
curgere. Poate fi construit sub formă de canale deschise, conducte sau tunele.
• Castelul de echilibru este un rezervor situat la
capătul canalului de aducţiune, serveşte la limitarea suprapresiunilor în conducta
forţată şi asigură debitul necesar în momentul pornirii turbinelor sau la
sporirea sarcinii acestora.
• Conducta forţată uneşte castelul de echilibru cu
sala turbinelor. Având panta mare, asigură o viteză şi o presiune mare la
intrarea în turbină.
• Canalul de fugă este conducta prin care se
evacuează apa din turbinele hidraulice.
Cele trei tipuri de hidrocentrale
existente prezintă o serie de particularităţi constructive şi de
exploatare. La centralele pe râuri de munte, apa preluată din lacul format în
spatele barajului coboară prin conducta forţată, cu pantă mare până la turbine,
de unde prin canalul de fugă este returnată în albie. La centralele pe râuri cu
debite şi pante mici (colinare), apa este preluată din lacul de acumulare
prin conducta de aducţiune până într-un punct ce asigură o pantă şi o înălţime
de cădere mai mare; aici se preia şi apa din castelul de echilibru. La
centralele de pe fluvii, diferenţa de
nivel se obţine pe seama înălţimii barajului, iar ansamblurile turbină-generator
sunt amplasate în corpul barajului.
Ţara noastră dispune de o reţea
dezvoltată de amenajări fcdroenergetice dintre care amintim:
Vidraru pe râul Argeş (figura
21); Ciunget pe Lotru (zonă de munte);
- Porţile de Fier I şi Porţile de
Fier II pe Dunăre (pe
fluviu);
- Stejaru - Bicaz (figura 22) pe
râul Bistriţa (zonă colinară).
Hidrocentralele prezintă
următoarele avantaje: nu necesită combustibili, costul energiei electrice
produse este scăzut, personal redus de întreţinere şi exploatare, nu poluează
mediul ambiant, porniri/opriri uşoare şi rapide ce pot prelua variaţii bruşte
de sarcină, siguranţă în funcţionare, randament ridicat.
Dezavantajele hidrocentralelor
constau în: dependenţa de regimul fluvial, dependenţa amplasării faţă de
formele de relief şi sursele de apă, valoarea foarte mare a investiţiei,
efectuarea construcţiilor durează mult şi necesită forţă de muncă numeroasă.
Tehnologii neconvenţionale de obţinere a energiei
Valorificarea energiei solare
Energia solară poate fi
valorificată în trei moduri:
•
obţinerea căldurii de joasă temperatură prin intermediul colectoarelor
solare (panouri solare);
• producerea căldurii de înaltă
temperatură în centrale solare;
• transformarea radiaţiei solare
direct în energie electrică prin efect fotovoltaic (celule fotovoltaice).
Transferarea energiei solare
către agentul termic de joasă temperatură se foloseşte în domeniul casnic, la
sere, şi în unele tehnologii din industria alimentară şi textilă.
Panourile solare (figura 23)
funcţionează pe principiul efectului de seră: geamul care acoperă colectorul nu
permite căldurii să fie reflectată din nou în spaţiu, iar izolaţia nu permite
dispersia căldurii. Suprafeţele colectorului sunt vopsite în culori închise,
mate, care asigură absorbţia unei cantităţi mari de radiaţii solare.
La noi în ţară panourile solare
sunt folosite în staţiunile de pe Litoral pentru obţinerea apei calde în
hoteluri, la casele solare, la întreprinderea de ceramică de la Jimbolia.
A doua modalitate se realizează
încălzind apa cu ajutorul unor oglinzi numite heliostate (figura 24). Aceaste
oglinzi captează şi focalizează razele solare spre cuptorul unui cazan. Apa,
transformată în aburi atinge temperaturi şi presiuni ridicate; aburul dirijat
către turbina termică produce energie mecanică, iar aceasta este transformată
de către generator în energie electrică.
A treia variantă vizează efectul
fotovoltaic/fotoelectric; elementul care transformă energia solară în energie
electrică este celula fotoeléctrica a cărei funcţionare se bazează pe proprietatea unor materiale cum este
siliciul, de a produce energie electrică sub acțiunea razelor de lumină. Aceste
centrale sunt utilizate în spaţiul cosmic pentru a asigura energia necesară
sateliţilor ce se rotesc în jurul Pământului şi energia necesară funcţionării
motoarelor rachetelor spaţiale. Deasemeni se utilizează la locuinţele aflate la
distanţă de reţelele de distribuţie a energiei electrice (pe munţi, insule
etc.). Este necesar
totuşi, un sistem de stocare a energiei electrice pentru funcţionarea pe timp de
noapte.
Captarea energiei eoliene
Centralele eoliene utilizează
energia maselor de aer în mișcare - formă secundară a energiei solare. Ele au
puteri mici de zeci sau sute de KW şi sunt construite în zone cu condiţii
circulaţie permanentă a curenţilor de aer sau în zone izolate de sistemul
energetic. Este necesară utilizarea unor turbine eoliene prevăzute cu palete mobile, a
căror înclinare se face automat, în funcţie de viteza vântului. Pentru a se
produce energie electrică turaţia se menţine constantă.
Energia eoliană nu costă nimic,
este nelimitată în timp şi nepoluantă prin noxe fiind numită şi „energia
verde". Este totuşi poluantă prin zgomotul pe care-l produce şi prin
modificarea peisajului. Există premise ca, în pofida unor cheltuieli ale
instalaţiilor relativ ridicate, în viitor să fie găsite soluţii mai economice şi
cu randamente din ce în ce mai ridicate, astfel încât energia eoliană să aibă o
pondere în balanţa energetică mondială.
Astfel de centrale se întâlnesc
în Olanda, Danemarca, Italia, Franţa, Germania, SUA. In România sunt în
funcţiune centrale eoliene la Tihuţa - Bistriţa, Ploieşti, Baia - Tulcea, Corbu
- Constanţa (figura 25).
Tehnologia geotermală, o soluţie
energetică
Centralele geotermice (figura 26) utilizează drept sursă
de energie primară căldura internă a Pământului. Energia scoarţei terestre este
nelimitată şi teoretic s-ar putea exploata în orice punct al Terrei.
Ca surse de energie geotermică amintim:
• surse de abur fierbinte;
• rezervoare naturale de apă
fierbinte.
In cazul tuturor acestor surse,
purtătorul de căldură este apa sau vaporii de apă la presiuni şi temperaturi
ridicate, extraşi şi captaţi prin foraje. Aburul este apoi purificat şi
introdus în turbine termice care asigură energia mecanică necesară
generatoarelor electrice.
Principalele centrale geotermice
existente în lume se află în Italia, SUA, Japonia, Noua Zeelandă, iar în ţara
noastră, la Oradea. Există deasemenea 25 de localităţi care beneficiază de
tehnologii de exploatare şi utilizare a apelor geotermale în scop energetic şi
balneoterapeutic cum sunt: Călimăneşti, Cighid, Olăneşti, Căciulata.
