CONVERSII ENERGETICE ÎN OBȚINEREA ENERGIEI ELECTROMAGNETICE

Mărimea: px
Porniți afișarea la pagina:

Download "CONVERSII ENERGETICE ÎN OBȚINEREA ENERGIEI ELECTROMAGNETICE"

Transcriere

1 UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE SPECIALIZAREA ELECTRONICĂ APLICATĂ CONVERSII ENERGETICE ÎN OBȚINEREA ENERGIEI ELECTROMAGNETICE Coordonator : Prof. Dr.Ing. Francisc Szombatfalvi Tӧrӧk Studenți : Ignat Codrina Spălătoreasa Andreea Anul : IV EA

2 Cuprins 1. Generalități privind conversia energiei Conversia energetică Conceptul de energie Tipuri de conversie a energiei Estimarea în ani a rezervelor energetice neregenerabile 2. Procedee de obținere a energiei electromagnetice Conversii neregenerative Conversii regenerative 3. Utilizarea energiei electrice 4. Concluzii 5. Bibliografie

3 Conceptul de energie Energia este capacitatea materiei de a efectua lucru mecanic ca rezultat al mișcării sau al poziției care acționează asupra sa. Energia asociată mișcării se numește energie cinetică, iar cea asociată poziției se numește energie potențială. Energia există în diferite forme: mecanică, termică, chimică, radiantă și nucleară. Toate formele de energie se pot transforma din una in cealaltă prin procese adecvate, și anume conversii energetice.

4 Rolul conversiei energetice este de a sistematiza cunoștințele existente și de a introduce în studiul sistemelor energetice atât concepte noi cât și tehnologii care pot dezvolta prin aplicarea acestora. Energia totală a unui sistem fizic este compusă din mai multe forme de energie care depind exclusiv de o anumită clasă de mărimi fizice de stare. Energia se denumeşte şi după sistemul fizic căruia îi aparţine: energie hidraulică, eoliană, energie nucleară, energie solară,etc.

5 Conversia energetică Conversia energiei înseamnă transformarea energiei dintr-o forma în alta, posibilitatea realizării ei fiind legată de cea a efectuării de lucru mecanic. Conversia energiei are la bază principiul echivalenței masaenergie și se efectuează în concordanță cu legea conservării energiei. Conversia energiei are la bază relația lui Einstein E= m* c 2, care exprimă faptul că energia și masa nu se conservă independent, ci impreună într-un raport egal cu c 2.

6 Conversii neregenerative: Instalații termoelectrice Instalații nuclearoelectrice Tipuri de conversie a energiei Conversii regenerative: Instalații hidroelectrice Instalații geotermale Instalații eoliene Instalații solare Instalații de talaso-energie Instalații de curenți marini Instalații de conversie a hidrogenului Pila de combustie Agricultura energetica Instalații de conversie a deseurilor

7 Dupa durata de exploatare și posibilitatile de refacere a resurselor, energia poate fi: energie neregenerabilă, adică energia obținută din resurse epuizabile, cum sunt combustibilii fosili și cei nucleari; energie regenerabilă, prin care se înțelege energia obținută de la Soare, energie considerată inepuizabilă, sub formă de energie electrică (conversie directă), termică (încălzire directă), hidraulică, eoliană sau cea provenită din biomasă.

8 Estimarea în ani a rezervelor energetice neregenerabile Analizând aceste estimări se impune găsirea unor soluţii rapide şi eficiente de înlocuire a energiei care se va putea produce până atunci cu ajutorul acestor combustibili. Petrol 33 Gaze naturale 55 Carbune 195 Uraniu 25-90

9 Conversii neregenerative Instalații termoelectrice O centrală termoelectrică, sau termocentrală este o centrală electrică care produce energie electrică pe baza conversiei energiei termice obținută prin arderea combustibillilor. Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere internă. Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (cărbune, deșeuri sau biomasă), lichizi (păcură) sau gazoși (gaz natural). De obicei termocentralele funcționează pe baza unui ciclu Clausius- Rankine. Sursa termică, cazanul, încălzește și vaporizează apa. Aburul produs se destinde într-o turbină cu abur producând lucru mecanic. Apoi, aburul este condensat într-un condensator care răcește vapori. Apa condensată este pompată din nou în cazan și ciclul se reia.

10 Schema unei centrale termoelectrice

11 Conversii neregenerative Instalații nuclearoelectrice Centralele nuclearoelectrice folosesc pentru producerea energiei electrice energia nucleară înmagazinată în combustibili nucleari (uraniu, plutoniu, californiu).

12 Fisiunea unui kilogram de uraniu eliberează o cantitate de energie care depășește de ori pe cea chimică eliberată de un kilogram de combustibil convențional. Generatorul electric este cel care converteşte energia cinetică a turbinei în energie electrică. Reactorul nuclear este o instalaţie complexă în care se realizează fisiunea nucleelor elementelor grele, printro reacţie în lanţ controlată, cu scopul de a permite utilizarea energiei degajate.

13 Conversii regenerative Instalații hidroelectrice Energia hidraulică reprezintă cea mai importantă sursă regenerabilă de energie, acoperind aproximativ 18 % din cererea mondială de energie electrică. Avantajul economic: randament ridicat, preţ de cost redus. Avantajul ecologic: nu poluează mediul înconjurător.

14 Conversii regenerative Instalaţii geotermale Energia geotermala este o formă de energie regenerabilă obținută din căldura aflată în interiorul Pamântului. Apa fierbinte și aburii, captați în zonele cu activitate vulcanică și tectonică, sunt utilizați pentru încălzirea locuințelor și pentru producerea electricității.

15 Centrală termoelectrică geotermală

16 Conversii regenerabile Instalații eoliene Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. În funcţie de orientarea axei rotorului, turbinele pot fi cu ax orizontal şi cu ax vertical. Modelele cu ax orizontal sunt cele mai răspândite, la rândul lor clasificându-se după amplasarea sistemului în raport cu vântul.

17 Conversii regenerative Instalaţii solare Energia solară este energia emisă de Soare, fiind o sursă de energie regenerabilă. Energia solară poate fi folosită să: genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice) genereze electricitate prin centrale termice solare (heliocentrale) încălzească clădiri, direct încălzească clădiri, prin pompe de căldură încălzească clădiri și să producă apă caldă de consum prin panouri solare termice

18 Conversii regenerative Centrale solare cu sisteme de stocare a energiei termice (Schema de principiu) Pentru stocarea energiei termice în vederea producerii de energie electrică pe timpul nopţii sau în perioadele înnorate, se utilizează două rezervoare în care mediul de stocare este constituit dintrun amestec eutectic de azotat de sodiu şi azotat de potasiu, proporţiile fiind 60%, respectiv 40%

19 Conversii regenerative Centrale solare cu jgheaburi parabolice Colectoarele cu jgheaburi parabolice sunt constituite din oglinzi lungi curbate transversal pe un profil de parabolă concentrând fluxul radiației solare pe un tub absorbant situat în linia focală. Lungimea acestui tip de colectoare este cuprinsă în funcție de tip între 20 și 150m. Oglinzile parabolice sunt așezate de regulă în rânduri una după alta pe direcția N-S.

20 Conversii regenerative Centrale solare cu reflectoare liniare Fresnel Reflectoarele liniare Fresnel utilizează fâșii de oglinzi lungi şi înguste, plane sau uşor curbate, care se pot roti în jurul axei longitudinale pentru a focaliza lumina asupra unuia sau mai multor tuburi absorbante.

21 Conversii regenerative Centrale cu turn solar În cazul centralelor cu turn solar este vorba de obicei de centrale pe bază de aburi generați cu ajutorul energiei solare. Focarul (camera de combustie) încălzit până acum cu păcură, gaz natural sau cărbune, este înlocuit de un focar solar așezat în vârful unui turn. Radiația solară, a sute, chiar mii de oglinzi cu orientare automată după poziția soarelui este reflectată către o suprafață absorbantă centrală numită receiver. Datorită puternicei concentrări de radiație, în turn apar temperaturi de ordinul a mii de grade.

22 Conversii regenerative Centrale solare cu oglinzi parabolice Oglinzile parabolice sunt construite astfel încât să poată urmări poziția soarelui pe cer. Ele sunt montate pe un stativ și concentrează razele solare într-un punct focal propriu fiecărei oglinzi unde este montat un receptor de energie termică. Oglinzile sunt fabricate cu un diametru cuprins între 3 și 25m rezultând o putere instalată de până la 50 kw pe modul.

23 Conversii regenerabile Instalatii de talaso-energie (energia valurilor) Sistem Pelamis în funcţiune, cu 3 segmente articulate Potenţialul energetic al mărilor şi oceanelor constă în energia termică pe care o înmagazinează straturile de apă de suprafaţă sub influenţa radiaţiei solare, precum şi în energia mecanică furnizată de valuri, de curenţii marini şi de maree. Energia electrică este transportată la ţărm prin cabluri submersate.

24 Conversii regeneretive Instalatii de curenți marini (energia mareelor) Curenţii marini produşi de valurile oceanice reprezintă o sursă considerabilă de energie alternativă nepoluantă Energia cinetică produsă de aceşti curenţi este concentrată foarte aproape de suprafaţa apei ceea ce face din această sursă de energie una foarte puternică,nefiind necesar un număr foarte mare de ore şi zile de funcţionare, ca în cazul energiei solare şi eoliene.

25 Conversii regenerabile Instalatii de conversie a hidrogenului Hidrogenul este considerat de tot mai mulţi specialişti un adevărat carburant al viitorului. Problemele apar însă atunci când se pune problema comprimării sau lichefierii lui într-un volum acceptabil.

26 Conversii regenerabile Pila de combustie Pila de combustie de tip PEMFC Ansamblu de pile de combustie (PEM fuel cell stack) Pilele de combustie pot fi folosite cu succes in generarea simultana de electricitate si caldura.

27 Schema de functionare a unei pile de combustie

28 Reacţiile electrochimice care au loc sunt constituite din două reacţii distincte: Oxidarea hidrogenului la anod; 2H 2 (g) 4 H + + 4e - Reducerea oxigenului la catod O 2 (g)+4h + +4e - 2H 2 O(l) Reacţia globală care are loc în pilă este: 2H 2 (g) + O 2 (g) H 2 O (l)

29 Conversii regenerabile Agricultura energetica Domeniul culturilor energetice este un domeniu relativ nou pentru agricultură. Din acest motiv, pe plan mondial, multe dintre culturile energetice sunt experimentale și unele au statut de culturi comerciale

30 Conversii regenerabile Instalatii de conversie a deseurilor Beneficiile tratării deşeurilor agrozootehnice prin fermentare anaerobă

31 Utilizarea energiei electrice (consumatori) Energia convertită în: energie luminoasă este folosită de consumatori cum ar fi corpurile de iluminat energia calorică este folosită de consumatori precum corpuri încălzitoare energia electrotermică este folosită de consumatori de tip plite electrice sau încălzitoare inductive energia electromecanică este folosită de electromagneti

32 Concluzii Pentru a putea folosi energia electromagnetică convertită din mai multe tipuri de conversii la ea trebuiesc efectuate şi conversiile parametrice în funcţie de fiecare consumator în parte. Sursele regenerabile sunt surse inepuizabile care pot fi folosite o perioada nelimitată de timp pe când cele neregenerabile sunt spre epuizare putând fii folosite doar o perioada relativ scurta de timp.

33 Pe viitor se preconizează că energia provenită din surse neregenerabile va fi înlocuită cu energia din surse regenerabile. Cele mai folosite conversii energetice ale surselor regenerabile sunt cele provenite din energia solară şi cele din energia eoliană, dar nu sunt de neglijat nici celelalte. Deşi este mai costisitoare, energia produsă din surse regenerabile este mai ecologică şi mai puţin poluantă faţă de cea produsă din surse neregenerabile.

34 Bibliografie Emilian Petre Zaides Conversia energiei Ion Mircea Conversia energiei si energetica generala de-sonda- energia-produsa-asigura-jumatate-din-consumul-tuturor-sondelor-din-romania/