Portofoliu tehologie - surse de energie

PORTOFOLIU TEHOLOGIE

SURSE DE ENERGIE

SURSE DE ENERGIE

TIONALECONVEN

Energia mecanica musculara

Energia chimica a combustibililor fosili sau a biomasei

Energia cursurilor de apa

NECONVENTIONALE

Energia nucleara

Energia eoliana folosita la generarea curentului electric

Energia solara

Energia geotermica energia apei marilor si a oceanelor

Energia chimica a combustibililor alternative

EPUIZABILE

Regenerabile:

Energia mecanica musculara

Energia chimica a combustibililor alternative si a biomasei

Neregenerabile:

Energia nucleara

Energia chimica eleberata sub forma de caldura prin arderea combustibililor fosili, care sunt neregenerabili

INEPUIZABILE

Hidroenergia

Energia eoliana

Energia geotermica

Energia solara

TEHNOLOGII TRADITIONALE BAZATE PE FOLOSIREA ENERGIEI MECANICE PRODUSE DE OAMENI SI DE ANIMALE

Presele sunt instalatii folosite la zdrobirea semintelor si a fructelor prin presare. Zdrobirea se face intr-un vas (de diferite forme) cu ajutorul unei roti care poate fi actionata de om sau de animale, al unui sul sau a doi cilindri.

Pivele sunt dispozitive care se utilizau pentru indesarea si spalarea tesaturilor groase, folosind un mai de lemn pentru baterea materialului. De asemenea, pivele s-au folosit si pentru zdrobirea semintelor prin batere (folosind un pisalog). Pisalogul poate fi actionat cu mana, cu piciorul, prin intermediul unei parghii sau al unui scripete.

Teascurile sunt instalatii (construite din lemn) folosite pentru stoarcerea semintelor si a fructelor. Orice teasc este format dintr-un vas de lemn cu forme diverse - circulara, dreptunghiulara, trapezoidala - in care se pun fructele sau semintele si o masa de presare cu forma profilata dupa cea a vasului. Actionarea mesei de presare se poate face in diverse moduri, dupa cum arata si numele teascurilor.

Foalele sunt instalatii pentru suflat aer (in potcovarii). Au ca piesa de baza un burduf (de regula din piele) care se umfla si se strange, pompand astfel aerul. Ele pot fi actionate direct de om sau prin intermediul unui sistem de parghii.

Rasnitele manuale s-au folosit din cele mai vechi timpuri pentru rasnitul cerealelor. Sunt alcatuite din doua pietre circulare, una fixa si alta mobila, rotita cu ajutorul unei manivele. Semintele se pun printr-o scobitura practicata in roata mobila.

Podurile plutitoare pe cablu mai sunt utilizate si astazi - in tinuturile mai putin avansate economic - pentru traversarea raurilor cu maluri joase si nu prea repezi (mai ales in zonele de ses). Podul se deplaseaza in lungul unui cablu care uneste cele doua maluri. Deplasarea se face fie prin impingere cu o prajina, fie prin tragerea de pe mal, fie cu ajutorul unui scripete.

Rotile hidraulice folosite la irigat. Acestea erau roti verticale care aveau pe circumferinta lor, pe langa paletele plate, niste cuve sau galeti, care se umpleau in partea inferioara a traiectoriei lor circulare (la contactul cu raul) si se goleau intr-un jgheab la trecerea prin partea superioara a cursei lor.

Morile de macinat cu roata verticala. De la axul rotii hidraulice, prin intermediul unor roti dintate din lemn miscarea se transmite la axul pietrei mobile a rasnite. Desigur ca - fata de rasnita manuala - omul a mai imbunatatit instalatia punand un cos pentru turnat cereale etc.

Morile de macinat cu roata orizontala. Roata cu facaie este de dimensiuni mici; ea lucreaza orizontal, jetul de apa venind pe un jgheab inclinat. Axul rotii antreneaza roata mobila de macinat. Aceste mori sunt cunoscute inca de pe vremea dacilor, fiind raspandite in zona Tismana-Jiu-Hunedoara. Avand un randament mic, o moara avea mai multe astfel de instalatii puse in rand. Roata cu facaie sta la baza constructiei turbinei Pelton.

Pivele hidraulice functioneaza asemanator celor manuale, numai ca forta necesara este obtinuta de la roata hidraulica. Se observa ca pe axul rotii hidraulice sunt incastrate niste opritoare (numite masele), care in cursul miscarii de rotatie ridica pisalogul (ciocanul) si apoi ii dau drumul in piua. Pivele hidraulice erau utilizate foarte mult la baterea postavului in curent de apa (calda sau rece).

Steampurile aurifere erau instalatii folosite la macinarea minereului aurifer intr-un jgheab prin care curgea un suvoi de apa. Macinarea se facea cu niste ciocane care erau ridicate cu ajutorul maselelor montate pe axul rotii (la fel ca la pive) si apoi cadeau liber si striveau minereul.

Darstele hidraulice au fost intrebuintate in sudul Transilvaniei, sudul Moldovei, nordul Munteniei si in arealul Muntilor Apuseni pentru intins si scamosat tesaturile din lana (postav). Materialul se invartea pe un ax si era udat cu apa calda. Cand ajungea la jumatate din grosime, se trecea prin fata unei scanduri cu cuie care agata tesatura si o scamosa, astfel ca aceasta - in sectiune - devenea mai poroasa si mai aspectuoasa.

Valtorile se mai intalnesc si astazi in gospodariile taranesti de la munte. Sunt instalatii foarte simple, folosite pentru spalatul tesaturilor groase (lana). In ceea ce priveste structura, ele au un cos din scanduri de lemn sau impletit din nuiele, de forma tronconica, cu baza mare in sus. In cos se pune materialul de spalat. Pe un jgheab, in partea superioara, se aduce apa. Functionarea se bazeaza pe formarea vartejului intr-un curs de apa atunci cand suvoiul intalneste un obstacol (materialul).

Corabiile cu panze. Ideea folosirii energiei vantului se pierde in preistoriei, cand au fost construite primele nave cu vele. Egiptenii au construit si folosit nave cu panze cu cel putin 4000 de ani in urma. Spre sfarsitul secolului al XV-lea, Spania si Portugalia au fost cele mai mari puteri ale lumii in ceea ce priveste flota maritima comerciala si militara. Navele erau prevazute cu carma pentru schimbarea directiei de deplasare, iar panzele se orientau dupa directia vantului.

Morile de vant. Pe uscat, folosirea vantului a fost mult mai limitata decat pe apa. Morile de vant isi au originea in Persia, unde serveau la irigat si la macinatul cerealelor, raspandindu-se apoi in Egipt si China. In Europa, se intalnesc in jurul anului 1150, fiind folosite la macinat, la baterea postavului, la actionarea foalelor de suflat din potcovarii si din puturile de mine, la taierea lemnului. Olandezii le-au intrebuintat pe scara larga la drenari si la secari de mlastini. Aceste mori se intalnesc in zone cu vanturi permanente.

PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE FOLOSIND

DIVERSE SURSE DE ENERGIE PRIMARA

Electricitatea este o forma de energie universala (poate fi transformata in orice forma de energie si invers), care a fost descoperita la sfarsitul secolului al XVIII-lea. Energia electrica:

poate fi obtinuta din surse conventionale si neconventionale, furnizoare de energie mecanica, energie chimica, energie termica;

este utilizata de consumatori diversi: pentru iluminat, pentru instalatii industriale (care functioneaza pe baza de motoare electrice), in transporturi, in industria metalurgica, in chimie etc.;

nu poate fi inmagazinata (se consuma simultan cu producerea sa).

Obtinerea energiei electrice, atat din sursele conventionale, cat si din cele neconventionale, se face in instalatii complexe numite centrale electrice.

In zilele noastre se cauta permanent noi surse de energie, deci clasificarea facuta este perfectibila. Centralele electrice cele mai raspandite in lume sunt centralele termoelectrice cu combustibili fosili, centralele hidroelectrice si centralele nucleare, acestea avand si cea mai mare pondere in producerea energiei electrice.

Centralele hidroelectrice (CHE). Principiul de functionare

Resursele energetice ale cursurilor de apa au fost utilizate inca din Antichitate in scopul producerii de energie mecanica pentru mori, irigatii, etc. La inceputul secolului al-XX-lea a fost initiata amenajarea in ritm sustinut a potentialului hidrografic pentru producerea de energie electrica.

Centralele hidroelectrice exploateaza debitele raurilor mari sau caderile foarte mari de apa pe raurile repezi. Principiul lor de functionare consta in transformarea energiei potentiale a apei captate in lacuri de acumulare in energie mecanica.

Din lacul de acumulare, prin conducta fortata, apa cade pe paletele unei turbine hidraulice, rotindu-i axul. Acesta antreneaza generatorul electric, care transforma energia mecanica in energie electrica. Transformatorul are rolul de a ridica tensiunea la valori de sute si mii de KV, deoarece , pentru a transporta energia la consumatori, la distante mari, pe liniile de inalta tensiune, diametrul conductorilor liniei trebuie sa fie cat mai mic (diametrul conductorului este invers proportional cu valoarea tensiunii).

Centrale termoelectrice (CTE). Principiul de functionare

Spre sfarsitul secolului al XIX-lea, ideile lui Carnot si termodinamica elaborata pe baza acestora au dus la crearea turbinelor cu abur, de importanta majora pentru producerea energiei electrice.

Cazanul in care se produce aburul este format dintr-o retea de tevi prin care circula apa speciala, preparata chimic. In focarul cazanului se arde un amestec combustibil format din praf de carbune (pacura sau gaz metan) si aer incalzit.

In procesul arderii se dezvolta gaze arse cu temperaturi foarte ridicate care circuland printre tevile cazanului, vaporizeaza apa. Aburul obtinut are o temperatura de 300 - 400 °C si o presiune de 100 - 120 atmosfere. Intrand in turbina, se destinde pana la o presiune mica, producand lucrul mecanic si punand in miscare rotorul turbinei. Pe axul turbinei este montat un generator electric, care transforma energia mecanica in energie electrica, o trimite la transformator, apoi in reteaua de distributie. Aburul rezultat de al turbina este directionat catre o instalatie numita condensator, unde este racit si condenseaza . Condensatorul, provenit din abur, se reintroduce in instalatia de alimentare a cazanului.

In procesul arderii combustibilului se obtine o cenusa care se depoziteaza in locuri speciale. Gazele arse care au cedat caldura se vor elimina prin cos.

Centralele pe combustibili fosili au pondere mare in tarile bogate in astfel de resurse (SUA, Anglia, Germania, Rusia, China).

De regula, centralele pe carbune se amplaseaza langa sursa de combustibil. In Romania, ponderea cea mai mare in producerea energiei electrice o au centralele pe carbune, pacura si gaz metan (combustibili fosili).

Centralele nucleare (CNE). Principiul de functionare

Centrala nuclearoelectrica este un ansamblu de instalatii si constructii reunite in scopul producerii energiei electrice pe baza folosirii energiei nucleare.

Obtinerea energiei nucleare se bazeaza pe reactia de fisiune (descompunere) nucleara in lant. Instalatia care asigura conditiile de obtinere si mentinere a reactiei in lant, este reactorul nuclear. In principiu, reactorul se compune dintr-o parte centrala numita zona activa, in care are loc reactia de fisiune si se dezvolta caldura de reactie.

Zona activa contine:

combustibilul nuclear alcatuit din izotopi fisionabili (U235, Pu 239) si materiale fertile (U238, U232);

moderatorul (apa grea), care are rolul de a incetini viteza neutronilor rapizi, astfel ca reactia sa fie controlabila;

barele de control capteaza neutronii realizati din reactia de fisiune;

agentul de racire, care preia caldura dezvoltata in zona activa si o cedeaza apei in schimbatorul de caldura;

In schimbatorul de caldura, apa se vaporizeaza si devine agentul producator de lucru mecanic in turbina. Lucrul mecanic este transformat de generator in energie electrica.

Combustibilul, moderatorul si agentul de racire formeaza asa numita filiera a reactorului termic care determina caracteristicile specifice CNE.

In Romania, a intrat in functiune pe 2 decembrie 1996, centrala nucleara de la Cernavoda , care functioneaza cu apa grea ca moderator (fabricata la Uzina de apa grea de la Turnu Severin ) si foloseste uraniu imbogatit. Centrala de la Cernavoda se bazeaza pe sistemul canadian CANDU si are o putere instalata de 706 MW (megawati) in prezent.

Avantajele si dezavantajele centralelor nuclearoelectrice

Energia electrica produsa in CNE este mai ieftina decat cea produsa in centralele termoelectric, poluarea atmosferei este mai redusa (in cazul asigurarii securitatii), dar constructia unei centrale nucleare presupune investitii mari si tehnologii pretentioase.

Securitatea centralelor nuclearoelectrice

In regim de functionare normala, cantitatile de substante radioactive eliberate de centrala nucleara sunt nesemnificative. Pericolul specific, pentru populatie si mediul ambiant, consta in eliberarea necontrolata de substante radioactive. Sistemele tehnice de securitate sunt destinate sa limiteze distrugerile zonei active a reactorului.

Centrale eoliene

Centralele eoliene folosesc energia maselor de aer in miscare; aceasta forma de energie este cunoscuta si folosita inca din antichitate.

Centralele eoliene au puteri mici (zeci sau sute de KW) si sunt construite in tari cu conditii de circulatie permanenta a curentilor de aer, in zonele izolate de sistemul energetic. Astfel de centrale se intalnesc in: Italia, Franta, Germania, Danemarca, SUA, etc.

Centralele solare

Din punct de vedere tehnic sunt experimentate in prezent doua sisteme de conversie a energiei solare:

sistemul termodinamic transforma energia solara in caldura, utilizand-o intr-o centrala electrica clasica. Centrala solara se amplaseaza in zone geografice cu insoleere (radiatie solara puternica pe durata mare a zilei) importanta. O centrala solara se compune din: captatori solari, campuri de oglinzi, instalatii de incalzire si supraincalzire.

sistemul fotovoltaic transforma energia solara in curent continuu.

Conversia fotovoltaica cu ajutorul fotocelulelor pe baza de siliciu a fost pusa la punct in jurul anilor 1960 - 1970. Procedeul este utilizat la producerea energiei electrice necesare functionarii motoarelor rachetelor spatiale si a aparatelor cu care sunt dotati satelitii ce se rotesc in jurul Pamantului. Randamentul acestor centrale este slab (10 - 15 %).

Instalatiile electrice si mediul inconjurator

Cresterea consumului de energie primara are drept consecinta cresterea poluarii mediului ambiant (aer, apa, sol). Sursele de producere a energiei electrice sunt prevazute cu mijloace de limitare a poluarii mediului inconjurator.

In Romania , functioneaza Programul de monitorizare a factorilor de mediu, care cuprinde aproximativ 600 de analize (aer, apa, sol, depuneri, probe alimentare), tara noastra fiind parte la Conventia internationala privind protectia mediului impotriva oricarui fel de poluare.

Transportule energiei electrice

Aimentarea cu energie electrica

Electricitatea se obtine utilizand carbune, gaz sau cambustibili nucleari, sau captand energia soarelui, vantului sau a apelor. Iar energia electrica se transforma usor in alte forme de energie.

Prima alimentare publica cu energie electrica a aparut la sfarsitul anilor 1800. Energia electrica avea diferite tensiuni, fiind distribuita sub forma de curent continuu (cc) sau curent alternativ (ca). In cazul curentului alternativ nu exista un standard pentru frecventa la care acesta isi schimba sensul. Pe masura ce utilizarea energiei electrice crestea, a devenit evient ca ar exista avantaje de pe urma standardizarii tensiunilor electrice. Pe langa faptul ca transferul de energie dintr-o zona a tarii in alta, ar fi fost mai usor, si constructia instalatiilor electrice ar putea fi simplificata.

O data ce majoritatea organizatiilor generatoare a ales si adoptat un standard al electricitatii, s-au instalat retele de cabluri electrice, pentru ca electricitatea generata intr-o zona a tarii sa poata fi folosita in orice alt loc. Aceasta retea nationala de cabluti a facut mai fiabila distribuirea energiei electrice. Daca un generator se defecta, curentul putea sa fie luat dintr-o alta regiune, iar daca cererea crestea, la retea puteau fi conectate generatoare.

Standarde

Energia electrica este distribuita sub forma de curent alternativ, deoarece tensiunea acestuia poate fi schimbata usor cu un tranformator - un dispozitiv simplu, fiabli si eficient.

In forma sa elementara , un tranformator electric consta din doua bobine separate infasurate in jurul aceluiasi miez de fier. Cand se aplica o tensiune alternativa la una dintre bobine, numita bobina primara, aceasta creeaza un camp magnetic variabil in miez. Aceasta induce o tensiune alternativa in cealalta bobina, numita secundara. Tensiunea din bobina depinde de raportul dintre numarul de spire din bobina secundara si bobina primara. Daca, de exemplu, in bobina secundara sunt jumatate atatea spire cate sunt in bobina primara, atunci tensiunea secundara va fi jumatate din tensiunea primara. Un transformator care reduce tensiunea electrica in acest fel se numeste tranformator caborator de tensiune.

Transformatoare coboratoare de tensiune

Tranformatoarele coboratoare de tensiune se folosesc pentru a reduce tensiunea electrica la un nivel relativ scazut, pentru consumul menajer. In Marea Britanie, pentru locuinte se distribuie 240 volti. In unele tari, distributia menajera este de 110 volti. Frecventa curentului alternativ este de obicei de 50 sau 60 Hz. Multe aparate cu alimentare de la retea, inclusiv televizoarele, aparatele radio is calculatoarele, folosesc transformatoare coboratoare de tensiune pentru a reduce tensiunea de la retea la nivelul cerut de circuitele lor interne.

Transformatoare ridicatoare de tensiune

Tranformatorul ridicator de tensiune are mai multe spire pe bobina secundara decat pe cea primara, astfel tensiunea secundara este mai mare decat tensiunea primara. Acestea sunt folosite, de exemplu, pentru a transforma iesirea unui generator de centrala electrica din zeci de mii de volti in sute de mii de volti.

Sistemul trifazat

Generatoarele centralelor electrice au trei seturi de bobine in care se induce o tensiune alternativa. Cand generatorul se afla in functiune, tensiunea atinge o valoare de varf in fiecare set de bobine pe rand. Acest sistem se numeste trifazat. In Marea Britanie, tensiunea intre cele doua capete ale unei infasurari este de 240 V, asa cum se distribuie la locuinte pentru uz casnic.

TABELURI: