Transportul si distributia energiei electrice

Dintre formele sub care se consumă energia, un loc deosebit îl  ocupă energia electrică fapt dovedit şi de creşterea continuă a ponderii energiei primare transformată în energie electrică (peste 40%, în prezent).

            Avantajele deosebite pe care le prezintă energia electrică în raport cu alte forme de energie - poate fi obţinută, cu randamente bune, din oricare altă formă de energie, poate fi transmisă rapid şi economic la distanţe mari, se poate distribui la un număr mare de consumatori de puteri diverse, se poate transforma în alte forme de energie, în condiţii avantajoase, este "curată", adică odată produsă nu este poluantă, se pretează bine la automatizări, se poate măsura cu precizie etc. - au determinat extinderea continuă a domeniilor de utilizare a acesteia şi implicit a crescut numărul şi puterea instalaţiilor destinate acestui scop.

            Deoarece energia electrică solicitată de consumatori nu poate fi stocată, ea trebuie utilizată chiar în momentul producerii sale. Această condiţie este îndeplinită întrucât producerea, transportul, distribuţia şi utilizarea energiei electrice sunt legate una de alta şi decurg în cadrul unui ansamblu de instalaţii ce alcătuiesc sistemul energetic (SE).

      

Schema de principiu a SE  EP-energie primară; IP-instalaţie primară; ITr-instalaţie de transport; MP-maşină primară; GS-generator sincron; CE-centrală electrică; SEV-staţie de evacuare; LT-linie de transport; SD-staţie de distribuţie; LD-linie de distribuţie; PT-post de transformare; CMT-consumator de medie tensiune; CMJ- consumator de joasă tensiune.

Prin sistem electroenergetic (SEE) sau sistem electric se înţelege partea electrică a sistemului energetic, începând cu generatoarele electrice până la receptoarele electrice inclusiv. În cadrul SEE, instalaţiile de producere, transport distribuţie şi utilizare a energiei electrice sunt interconectate într-un anumit mod şi au un regim comun şi continuu de producere şi consum a energiei electrice.
Energia electrică necesară alimentării consumatorilor din sistemele electroenergetice este produsă de generatoarele din centralele  electrice, la nivel de medie tensiune (6-24)kV. În centralele   electrice, diverse forme de energie din resursele primare se transformă succesiv, cu ajutorul unor maşini şi agregate, în energie mecanică şi ulterior în energie electrică.  Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi distribuţie a energiei electrice, adică de reţeaua electrică (RE).

  Legătura dintre sursele de energie electrică (generatoare) şi consumatori este asigurată de instalaţiile de transport şi distribuţie a energiei electrice, adică de reţeaua electrică (RE). Reţeaua electrică este alcătuită din următoarele elemente principale: linii electrice aeriene (LEA) şi în cabluri (LEC), staţii şi posturi de transformare, elemente secundare etc.

        

Reţea de înaltă tensiune	Linii electrice subterane

            Liniile electrice aeriene sunt uşor accesibile, dar ocupă  spaţii mari şi sunt supuse permanent acţiunii distrugătoare a factorilor atmosferici şi poluanţi.

            Liniile electrice subterane nu aglomerează spaţiile aeriene, nu prezintă pericol de electrocutare directă, au siguranţă mare în exploatare dar sunt scumpe şi greu accesibile, de aceea se folosesc în cazul legăturilor submarine, în apropierea aeroporturilor, pe sub căile ferate.

            Tensiunea nominală a liniei are una din valorile standardizate: 380V, 6KV, 10KV, 20KV, 35KV, 110KV, 220KV, 40KV.

 

Staţii de transformare	Staţii electrice de distribuţie

Prezenţa în SEE a instalaţiilor de transport şi distribuţie a energiei  electrice este necesară din următoarele considerente:
- asigură transportul energiei la distanţe mari, din zonele de producere spre centrele de consum, transportul sub formă de energie electrică fiind soluţia economică;
-  acceptă diferenţa dintre tensiunea nominală a generatoarelor şi cea a consumatorilor, diferenţa dintre tensiunea nominală a liniilor de transport şi cea a consumatorilor,   diferenţa dintre puterea transportată şi cea solicitată individual de către receptoare;

- funcţionarea interconectată a centralelor din SEE sau funcţionarea interconectată a SEE aparţinând unor zone teritoriale diferite impun existenţa unei reţele de legătură etc.

Harta SEN (clic pe imagine)

Principalele cerinţe impuse reţelelor electrice sunt:

- continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor;

- siguranţa în funcţionare;

- calitatea energiei electrice furnizate consumatorilor;

- dezvoltarea ulterioară a reţelei;

- eficienţa economică a investiţiilor;

- cerinţe suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător.

    Continuitatea alimentării cu energie electrică a consumatorilor este o cerinţă esenţială pe care trebuie să o îndeplinească o reţea electrică. Alimentarea consumatorilor trebuie asigurată practic fără întrerupere (sau la un nivel de întrerupere admis, de valoare mică), indiferent de regimul şi starea sistemului. Acest deziderat se realizează în primul rând prin alegerea unei configuraţii adecvate a reţelei dar depinde direct de siguranţa în funcţionare a reţelei.

            Întreruperea alimentării cu energie electrică afectează consumatorii în mod diferit. În funcţie de natura efectelor produse de întreruperea alimentării cu energie electrică, receptoarele se încadrează în următoarele categorii:

            - categoria zero, la care întreruperea în alimentarea cu energie electrică poate duce la explozii, incendii, distrugeri de utilaje sau pierderi de vieţi omeneşti. În această categorie intră, spre exemplu: calculatoarele de proces, instalaţiile de ventilaţie şi evacuare a gazelor nocive sau a amestecurilor explozive, instalaţiile de răcire la cuptoarele de inducţie etc.;

            - categoria I, la care întreruperea alimentării conduce la dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu, necesitând perioade lungi pentru reluarea activităţii la parametrii cantitativi şi calitativi existenţi în momentul întreruperii, sau la rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare etc., fără a exista posibilitatea recuperării producţiei nerealizate. Se pot încadra în această categorie: podurile rulante de turnare în oţelării, cuptoarele de topit sticlă, incubatoarele, staţiile de pompe pentru evacuarea apelor din mine etc.;

            - categoria a II-a cuprinde receptoarele la care întreruperea alimentării conduce la nerealizări de producţie, practic numai pe durata întreruperii, iar producţia nerealizată poate fi, de regulă, recuperată. În această categorie se pot încadra: cuptoarele pentru tratamente chimice, compresoarele de aer, instalaţiile de extracţie, maşinile prelucrătoare pentru producţia de serie etc.;

            - categoria a III-a cuprinde receptoarele de mică importanţă care nu se încadrează în categoriile precedente, cum ar fi: receptoarele din ateliere, depozite, secţii auxiliare, cum şi cele aparţinând consumatorilor casnici şi rurali.

        Prin siguranţa în funcţionare a unei reţele electrice se înţelege capacitatea acesteia de a suporta solicitările care apar în funcţionarea ei fără consecinţe inacceptabile pentru instalaţiile şi aparatele ce o compun, fără prejudicii pentru personalul de deservire, pentru construcţiile sau obiectivele învecinate.

            Datorită diversităţii elementelor care alcătuiesc reţeaua electrică şi a numeroaselor incidente care apar în exploatarea acesteia, realizarea unei siguranţe absolute în funcţionarea unei reţele electrice este deosebit de dificilă şi iraţională. În exploatarea unei reţele electrice pot apare solicitări foarte mari sau mai multe avarii simultane, independente unele de altele, frecvenţa de apariţie în ambele situaţii fiind foarte mică.           

Calitatea energiei electrice furnizate consumatorilor reprezintă o cerinţă esenţială în exploatarea reţelelor electrice şi se apreciază în funcţie de următorii parametri: tensiunea de alimentare, frecvenţa, gradul de simetrie al sistemului trifazat de tensiuni şi puritatea undei de tensiune, dorită de formă sinusoidală.

            O bună calitate a energie furnizate impune ca tensiunea de alimentare şi frecvenţa să fie cât mai apropiate de valorile nominale, iar fluctuaţiile de tensiune şi frecvenţă în jurul acestor valori să fie cât mai reduse atât ca valoare cât şi ca frecvenţă. Abaterile admise sunt de cca. ±5% pentru tensiuni, respectiv ±0,5% pentru frecvenţă.      

Dezvoltarea ulterioară a reţelei este o cerinţă potrivit căreia reţeaua electrică existentă trebuie să permită o extindere (dezvoltare) viitoare fără ca prin aceasta gradul ei de siguranţă şi simplitatea manevrelor să sufere modificări esenţiale.

    Eficienţa economică a investiţiilor este cerinţa care impune ca transportul şi distribuţia energiei electrice să se realizeze cu cheltuieli minime la o anumită putere transferată. Creşterea eficienţei economice a investiţiilor se realizează prin:

- reducerea la maxim a cheltuielilor de investiţii prin adoptarea soluţiilor celor mai ieftine dintr-un număr de soluţii posibile, care satisfac condiţiile tehnice impuse;

- reducerea pierderilor de putere pe elementele reţelei, prin alegerea unor aparate şi instalaţii ce prezintă randamente ridicate şi prin exploatarea raţională a acestora.

    Cerinţele suplimentare impuse de impactul cu mediul înconjurător acţionează ca restricţii, care trebuie respectate în mod obligatoriu. De exemplu, se impun restricţii de poluare estetică, fonică, atmosferică sau de deviere a traseelor în cazul unor zone urbane (chiar dacă soluţia tehnico-economică recomandă ca o linie de înaltă tensiune să treacă prin centrul unei zone urbane, această soluţie nu poate fi acceptată şi traseul se modifică corespunzător).

    Riscuri privind impactul reţelelor electrice asupra mediului

Impactul reţelelor electrice asupra mediului înconjurător poate fi privită din cel puţin două puncte de vedere, şi anume:

v     ca influenţă a reţelelor electrice asupra mediului ambiant;

v     ca influenţă a mediului ambiant asupra reţelelor electrice.

Principalele tipuri de poluări pe care reţelele electrice le generează asupra mediului înconjurător sunt:

• vizuală, determinată de posibilele deteriorări ale peisajului;

Modificarea peisajului cauzată de  cablurile electrice

• sonoră, determinată în principal de:
• zgomote generate la funcţionarea reţelelor electrice si în special, a transformatoarelor;
• zgomote generate de descărcarea corona pe liniile de înaltă şi foarte înaltă tensiune;
• electromagnetică, determinată de:
• efecte luminoase ale descărcării corona;
• perturbaţiile radio în domeniul TV;
• influenţele câmpului electric şi magnetic asupra organismelor vii;
• psihică datorată riscurilor de accidente, determinate în mod obiectiv de:
• teama generată la apropierea de reţele electrice şi de efecte vizuale şi sonore ale acestora;
• accidente, cu generarea unor situaţii majore (decese);
• ecologică, determinată de:
• gradul de ocupare a terenurilor;
• gradul de defrişare a pădurilor;
• influenţa asupra instalaţiilor şi construcţiilor etc.

În cazul liniilor electrice de medie şi joasă tensiune riscurile pe care le poate genera impactul acestora cu mediul înconjurator se referă, în principal la: gradul de ocupare a terenurilor, gradul de defrisare a padurilor, gradul de poluare vizuala, impactul cu diferitele constructii si instalatii etc.

Efectele tehnologiilor de producere a energiei electrice asupra mediului inconjurator

 Toţi credem că aerul pe care-l respirăm, apa pe care o bem şi hrana pe care o consumăm ar trebui să fie lipsite de substanţe chimice dăunătoare. Vrem să evitam amenintarea şi incertitudinea schimbarilor climatice. Un mediu înconjurător curat şi sanatos este vital pentru calitatea vietii pe care o dorim atat pentru noi, cat şi pentru copiii nostri în viitor. Protejand planeta, se ivesc şi provocari, dar şi noi ocazii. Printr-o eficienta mai mare şi prin folosirea mai buna a resurselor naturale putem modifica vechea legatura dintre cresterea economica şi distrugerea mediului. ŞI-au facut progrese în ultimii 30 de ani.

  Presiunile asupra mediului sunt în crestere. Ne confruntam cu schimbari climatice, eroziunea în mediul rural, cresterea cantitatilor de gunoi, de chimicale ce intra în componenta hranei, a aerului şi a apei. Daca progresul este continuat, trebuie să luăm în seamă cum va afecta mediul fiecare decizie pe care o luăm în fiecare domeniu: de la transport la energie, de la industrie la agricultură.
Pe scurt, trebuie să tindem către o societate în care maşinile nu poluează atmosfera, deşeurile pot fi reciclate sau depozitate în condiţii adecvate şi producerea de energie să nu conducă la schimbări climatice. 

Europa este bine plasată pentru a conduce şi a modela dezvoltarea viitoare nu numai a tehnologiilor, ci şi a impactului acestora asupra vieţii şi a activităţii. Competitivitatea întregii industrii europene şi standardele de viaţă ale cetăţenilor europeni depind în mare măsură de eforturile viitoare în domeniul cercetării tehnologiilor societăţii informaţionale în scopul pregătirii viitoarelor generaţii de produse, procese şi servicii.

             Influenţa producerii şi consumului energiei asupra mediului

            La producerea energiei, din sursele energetice se degajă substanţe poluante cu impact negativ asupra mediului. 

            În cazul centralelor termoelectrice care  funcţionează cu cărbuniarderea combustibililor implică degajări de gaze nocive în atmosferă care se reîntorc pe sol sub formă de ploi acide ce distrug vegetaţia.

            Centralele hidroelectrice  presupun construirea unui baraj de acumulare a apei, produc dereglări ale climei, florei şi faunei din zonă, prin modificarea regimului precipitaţiilor, ceea ce poate determina dispariţia unor specii de plante şi animale. 

            Centralele nuclearo-electrice sunt deosebit de periculoase din punct de vedere al efectului distrugător asupra mediului, mai ales în cazul unor accidente în exploatare.Cel mai grav accident de acest fel a avut loc în 1986 la Cernobâl în Ucraina, atunci când un nor radiocativ de  dimensiuni uriaşe a fost purtat deasupra Europei, cu efecte deosebit de nocive asupra tuturor vieţuitoarelor.Reziduurile de combustibil nuclear trebuie depozitate în condiţii de maximă siguranţă pentru a evita scurgerile, în butoaiae ermetice în depozite protejate de pereţi de beton. 

            După conştientizarea efectelor nocive ale tehnologiilor energetice, s-a apelat intens la formele ecologice de energie, la sursele inepuizabile sau regenerabile. energia vântului şi energia solară nu sunt poluante, există în cantităţi inepuizabile dar tehnologiile de producere a energiei electrice sunt foarte scummpe.

            Dereglarea ecosistemelor acvatice impurifică solul. Mediul ambiant poate fi poluat de sectorul energetic direct sau indirect:

- Tehnologiile cu impact direct ţin de transformarea energiei combustibilului fosil în energie electrică şi termică, transformând energia potenţială a carburanţilor în energie cinetică;

- Indirect, mediul este poluat de tehnologiile energofage.

            
            Arderea carbunelui poluează prin:

•  emisii de poluanţi (oxizi de carbon, sulf şi azot, particule de praf);
•  contribuie la schimbarea globală a climei prin gazele cu efect de seră;
•  elimină zgura, care are efecte complexe asupra atmosferei, solului şi apelor subterane, elimină pulberi metalice;
• produce deşeuri.

Petrolul şi gazele naturale:

• -produc poluarea marină şi a coastelor litoralelor;
• modifică pH-ul solului prin acumulări de hidrocarburi;
• -la ardere produc SO2, NO2, CO2 şi gaze cu efect de seră, ce contribuie la formarea ploilor acide.

Transportarea petrolului

            Transportul energiei poate avea efecte locale de poluare. Mările şi oceanele sunt afectate de petrolul care se revarsă în urma diverselor accidente. Astăzi hidrocarburile reprezintă principalii poluanţi ai bazinelor acvatice mari. Hidrocarburile sunt rezistente la actiunea bacteriilor, de aceea persistă timp îndelungat în regiunile infestate. Alt pericol este ca petrolul, având o densitate mai mică decât a apei, formează la suprafaţă apei o peliculăcare împiedică difuzarea oxigenului în apă. Ca rezultat apar probleme la asimilarea clorofiliană şi respiraţia organismelor, fapt ce îngreunează fotosinteza fitoplanctonului, care produce circa 70% din oxigenul atmosferic. Algele şi planctonul, care reprezintă alimentul de bază în ecositemele marine, încetează să prolifereze. Deversările în urma transportării ţiţeiului şi accidentelor în ecosistemele marine se estimează la peste 12 milioane tone.

              Impactul reţelelor electrice asupra mediului

             Pentru liniile electrice de medie şi joasă tensiune, impactul cu mediul înconjurător se referă la: ocuparea terenurilor, defrişarea pădurilor, poluarea vizuală şi impactul cu alte elemente de construcţii şi instalaţii.

           Poluarea vizuală

Poluarea vizuală generează deteriorarea peisajului proporţional cu tensiunea nominală, cele mai poluante fiind liniile electrice aeriene (L.E.A.) de înaltă şi foarte înaltă tensiune, precum şi staţiile de transformare.
            Încercări şi propuneri de limitare a efectelor negative s-au făcut şi se caută şi în continuare, ele vizând atât designul stâlpilor cât şi al traseelor, prin ascunderea liniilor electrice în spatele unor elemente naturale. Problema protecţiei mediului ambiant din punctul de vedere al poluării vizuale a căpătat o atenţie deosebită în multe ţări, îndeosebi în ţările cu un potenţial turistic important.

            a) Poluarea vizuală determinată de liniile electrice aeriene
Poluarea vizuală este datorată caracterului industrial, extins pe trasee lungi al acestora (în special L.E.A. de înaltă şi foarte înaltă tensiune) care, plasate în mijlocul naturii, alterează peisajul. Contradicţia apare între factorul economic (care reclaă trasee de linii electrice cât mai scurte) şi factorul natural (necesitatea de a proteja terenurile fertile, ocolirea pădurilor şi conservarea peisajului).
             b) Poluarea vizuală generată de posturile de transformare
 Posturile de transformare subterane nu ridică probleme sub aspectul poluării vizuale a mediului înconjurător. Posturile de transformare supraterane pot fi înglobate în construcţiile pe care le deservesc (industriale, blocuri de locuinţăetc.), fiind însă şi cazuri în care ele trebuie executate în construcţii independente, ceea ce diminuează estetica peisajului prin aspectul mai puţin plăcut al acestora, ocuparea terenurilor, nearmonizarea lor arhitecturală cu zona în care se amplasează.

            c) Poluarea vizuală generată de staţiile de transformare şi conexiune
Staţiile de tip exterior, indiferent de faptul că echipamentul de comutaţie primară şi transformatoarele de măsurare sunt plasate la sol sau la semiînăltime pe cadre, prin caracterul lor industrial, poluează estetic peisajul. Pot fi luate în considerare trei solutii, care amelioreaza această situaţie:
- mascarea staţiilor de transformare de tip exterior prin plantaţii de pomi în imediata vecinătate a exteriorului gardului staţiei;
- amplasarea staţiilor electrice în întregime în interiorul construcţiilor (staţii de tip interior) şi la care aerul ramâne în continuare mediul electroizolant între elementele aflate sub tensiune; aceste instalaţii ocupă  volume de construcţii relativ mari;

- utilizarea tehnologiei instalaţiilor capsulate, în care mediul electroizolant este hexafluorura de sulf; instalaţia capsulată cuprinde atât barele şi conexiunile, cât şi aparatajul de comutatie primara; instalaţiile de acest tip ocupa un spatiu relativ redus, însă costurile ridicate limitează încă larga lor implementare în reţeaua electrică urbană.

O situaţie deosebită pentru aspectul estetic al peisajului este dată de intrările şi respectiv ieşirile liniilor electrice aeriene din staţiile de transformare. În faţa staţiei se formează o aglomerare de linii aeriene de diferite tipuri constructive, apărute în etapele de dezvoltare a staţiei. În cazul instalaţiilor de medie tensiune, o soluţie posibilă ar fi realizarea ieşirilor prin linii în cablu subteran.

            Poluarea sonoră

Poluarea sonoră generează multiple efecte asupra organismului, în funcţie de trei parametri: intensitate (tărie), înălţime (frecvenţă) şi durată.
Poluarea sonoră produsă de centralele şi reţelele electrice poate să aibă caracter intermitent sau permanent. Depăşirea unor anumite valori poate deveni nocivă pentru om.  Zgomote cu caracter permanent se produc în centralele şi reţelele electrice pe toată durata funcţionării instalaţiilor. Liniile electrice aeriene de înaltă şi foarte înaltă tensiune sunt însoţite în functionarea lor de un zgomot specific determinat de descărcarea corona (descărcări electrice incomplete în jurul conductoarelor sub tensiune). Ca orice descărcare electrică, acest fenomen este însoţit de zgomote şi de emisie de lumină.

            Poluarea electromagnetică

Descărcarea corona care apare în instalaţiile de înaltă şi foarte înaltă tensiune este insoţită de apariţia succesiunii de impulsuri de curent de scurtă durată. Propagarea acestor curenţi determină, în jurul circuitelor parcurse, apariţia de câmpuri electromagnetice perturbatoare, de frecvenţă şi amplitudine diferite, care conduc la distorsionarea semnalelor utile ale emisiilor radio şi de televiziune. Poluarea electromagnetică este specifică instalaţiilor cu tensiunea nominală peste 220 kV şi prezintă o importanţă deosebită o dată cu extinderea comunicaţiilor în domeniul frecvenţelor înalte şi foarte înalte.
             Perturbaţiile emisiunilor de televiziune  sunt de două feluri:
• perturbaţiii pasive, datorate prezenţei instalaţiilor electrice şi reflexiilor semnalului util determinate de acestea (apariţia imaginilor “fantomă”);
• perturbaţiii active, datorate distorsionării semnalului util de către câmpul perturbator de înaltă frecvenţă determinat de descărcarea corona.

Poluarea psihică generată de pericole (riscuri) de accidente
             Poluarea psihică rezidă în sentimentul de teamăpe care-l provoacă instalaţiile electrice asupra factorului uman. Acest sentiment este valabil şi pentru personalul instruit care lucrează în staţiile de transformare, de conexiuni, care manifestă teamă cu caracter temporar (la declanşările intempestive ale întrerupătoarelor aflate în imediata apropiere) sau cu caracter permanent (teama pe care o inspiră efectele presupuse ale câmpului electric şi magnetic asupra stării de sănătate).

Influenţa câmpului electric produs de către instalaţiile electrice asupra organismelor vii formează obiectul unor cercetări din ce în ce mai ample şi mai profunde, o dată cu creşterea tensiunilor utilizate în reţelele electrice.   Din masurătorile efectuate a rezultat că, la o linie electrică aeriană cu tensiunea nominală de 400 kV cu dublu circuit, câmpul electric are valori de până la 15 kV/m. Pentru o linie aeriană cu tensiunea nominală de 765 kV, valorile maxime măsurate ale câmpului electric la sol pot depăşi 15 kV/m.
            Valorile limită admise ale câmpului electric încă nu sunt complet definite; studiile efectuate au pus în evidenţă fenomene de: oboseală, scăderea atenţiei, slăbiciune în membrele superioare, senzaţii de ameţeală, schimbarea ritmului de somn cu insomnii şi treziri frecvente, în cazul persoanelor care lucreaza în zone cu câmpuri electrice intense.  Pericolele (riscurile) de accidente datorate curentului electric sunt în principal electrocutările şi arsurile. Electrocutările sunt provocate de trecerea unui curent electric prin corpul omului, fie ca urmare a atingerii directe cu partea metalică a unei instalaţii electrice aflate sub tensiune, fie indirect, prin atingerea unor elemente metalice care au ajuns accidental sub tensiune (conturnări sau strapungeri ale elementelor electroizolante, inductie).
              Arsurile generate de efectul termic al arcului electric asupra organismului viu sunt, în general, mai grave decât arsurile provocate de alte cauze. Arcul electric comportă temperaturi înalte şi totodată poate determina transferul pe suprafaţa corpului uman de metale topite.

EVALUARE 4/18

4. a)centrale termoelectrice utilizeaza in functionarea combustibil :solid (carbune), lichid (petrol), gazos ( gaz metan)  A
   b) centrala eoliana este amplasta pe tarmul marii si foloseste ca sursa de energie valurilor F
   c) energia cinetica si potentiala a apei este transformata in energie electrica intr-o centrala  nuclearo-electrica F
   d) energie calorica necesara functionarii unei turbine termice este obtinute prin : arderea combustibilor;foraje de mare  adancime; reactii de fisiune nucleara A
   e) generatorul electric este masina care transforma energia electrica in energie mecania. A

Transformarea energiei

                              Producerea energiei  electrice

Generatorul de curent alternativ sau alternatorul este acea masina sau instalatie care realizeaza transformarea energiei mecanice in energie electrica.

Centrala electrica este un complex de instalatii in care se produce transformarea, prin intermediul energiei mecanice, a energiei primare a resurselor naturale in energie  electrica.

Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică. Ea a fost folosită de la începuturile umanităţii ca mijloc de propulsie pe apă pentru diverse ambarcaţiuni iar ceva mai târziu ca energie pentru morile de vânt. Morile de vânt au fost folosite începând cu secolul al VII-lea î.Hr. de perşi pentru măcinarea grăunţelor. Morile de vânt europene, construite începând cu secolul al XII-lea în Anglia şi Franţa, au fost folosite atăt pentru măcinarea de boabe cât şi pentru tăierea buştenilor, mărunţirea tutunului, confecţionarea hârtiei, presarea seminţelor de in pentru ulei şi măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la început până la 1500 KW (anul 1988), devenind în acelaşi timp şi loc de depozitare a materialelor prelucrate.^[1] Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apă de la mare adâncime.^[1][2] Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită şi în activităţi recreative precum windsurfingul. La sfârşitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawaţioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulaţie a mărfurilor de 40 miliarde euro şi lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.

    

  O centrală termoelectrică, sau termocentrală este o centrală electrică care produce curent electric pe baza conversiei energiei termice obţinută prin arderea combustibillilor.^[1] Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere internă.^[2]
Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (cărbune, deşeuri sau biomasă), lichizi (păcură) sau gazoşi (gaz natural).
Uneori sunt considerate termocentrale şi cele care transformă energia termică provenită din alte surse, cum ar fi energia nucleară, solară sau geotermală, însă construcţia acestora diferă întrucâtva de cea a centralelor care se bazează pe ardere.





 O hidrocentrală este o centrală electrică folosită pentru a transforma energia mecanică produsă de apă în energie electrică.
 Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul unui râu, unde poate exista eventual şi o cascadă, se realizează acumularea unei energii potenţiale, transformată în energie cinetică prin rotirea turbinelor hidrocentralei. Această mişcare de rotaţie va fi transmisă mai departe printr-un angrenaj de roţi dinţate generatorului de curent electric, care va transforma energia mecanică în energie electrică.






Centrala nucleară este o instalaţie modernă de producere a energiei electrice pe baza reacţiilor nucleare, reactorul este o instalaţie complexă în care se realizează fisiunea nucleelor elementelor grele, printr-o reacţie în lanţ controlată, cu scopul de a permite utilizarea energiei degajate.
Zona activă a unei astfel de instalaţii este compusă din combustibilul nuclear, moderator, barele de control şi agentul de răcire. În schimbătorul de căldură, apa se vaporizează şi devine agentul producător de lucru mecanic, punând în funcţiune turbina. Generatorul electric este cel care converteşte energia cinetică a turbinei în energie electrică.




V alorifică forţa mareelor cu amplitudine medie ridicată, între 5 şi
12 m. Energia mareelor este inepuizabilă şi disponibilă în cantităţi uriaşe.
Canada deţine cele mai multe centrale mareomotrice (5), toate
construite în golful Fundy.
Rance este prima centrală de acest tip care a fost realizată în Franţa între
1961-1966, în estuarul râului Rance la vărsarea în Golful St. Malo, având
o putere instalată de 240 MW. Această centrală valorifică diferenţa de nivel
dintre amplitudinea maximă a fluxului şi refluxului {13,5 m), care
generează un debit de apă de 18 000 mVsec. Estuarul Fluviului Rance a
fost închis spre Marea Mânecii printr-un baraj de 750 m lungime, centrala
electrică fiind încorporată în dig.


O centrală solară este o centrală electrică funcţionând pe baza energiei termice rezultată din absorbţia energiei radiaţiei solare. Centralele solare termice, în funcţie de modul de construcţie pot atinge randamente mai mari la costuri de investiţii mai reduse decât instalaţiile pe bază de panouri solare fotovoltaice, necesită în schimb cheltuieli de întreţinere mai mari şi sunt realizabile doar pentru puteri instalate depăşind un anumit prag minim. Totodatată sunt exploatabile economic doar în zone cu foarte multe zile însorite pe an.
Pentru utilizarea energiei conţinute în radiaţia solară în scopul producerii de energie electrică s-au conceput mai multe metode. Tehnologiiile rezultate se impart în două mari grupe în funcţie de utilizarea energiei radiaţiei concentrate într-un spaţiu restrâns, sau utilizare fără concentrare.
 

Un progres global

Motorul cu abur este un motor termic cu ardere externă, care transformă energia termică a aburului în lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs într-un generator de abur prin fierbere şi se destinde într-un agregat cu cilindri, în care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniară a unui piston, mişcare care de cele mai multe ori este transformată în mişcare de rotaţie cu ajutorul unui mecanism bielă-manivelă. Căldura necesară producerii aburului se obţine din arderea unui combustibil sau prin fisiune nucleară.
Motoarele cu abur au dominat industria şi mijloacele de transport din timpul Revoluţiei industriale până în prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la acţionarea locomotivelor, vapoarelor, pompelor, generatoarelor electrice, maşinilor din fabrici, utilajelor pentru construcţii (excavatoare) şi a altor utilaje. A fost înlocuit în majoritatea acestor aplicaţii de motorul cu ardere internă şi de cel electric.
   

Istoria motorului cu abur

Prima maşină cu aburi a fost inventată în secolul I e.n. de către inginerul grec Heron din Alexandria. O sferă goală pe dinăuntru era pivotată pe două tuburi prin care trecea aburul dintr-un mic fierbător. Aburul umplea sfera şi ieşea prin ţevi dispuse în părţi opuse ale acesteia. Jeturile de abur care ţîşneau determinau sfera să se rotească. Totuşi, în ciuda faptului că era o invenţie interesantă, maşina nu servea unui scop util.
Primul om care a avut ideea de a transforma pompa cu piston în maşină termică, a fost francezul Denis Papin în anul 1679. Din păcate nu a putut să o pună în practică din lipsă de fonduri. El a murit în sărăcie, în 1714.
Primul motor cu abur a fost proiectat în 1698 de Thomas Savery, un inginer englez. Acest motor era conceput să pompeze apa din mine, dar singura lui întrebuinţare a fost să pompeze apa în casele înalte din Londra.
Primul motor performant a fost construit în 1712 de inginerul Thomas Newcomen, din Cornwall. Acest motor avea un braţ mare care pompa apa cu o frecvenţă de 16 mişcări de du-te-vino pe minut. În 1776, James Watt, un constructor scoţian de mecanisme, a adus înbunătăţiri motorului lui Newcomen.
Nicolas Cugnot a fost primul care, în 1769, a folosit motorul cu abur la un vehicul. Acest vehicul putea transporta 4 persoane, dar a fost folosit la transportul armamentului greu. Viteza maximă care a fost atinsă cu acest vehicul a fost de 5 km/h.

Motor cu ardere internă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Motorul cu ardere internă este motorul care transformă energia chimică a combustibilului prin intermediul energiei termice de ardere, în interiorul motorului, în energie mecanică. Căldura degajată în camera de ardere se transformă prin intermediul presiunii (energiei potenţiale) aplicate pistonului în mişcare mecanică ciclică, de obicei^[1] rectilinie, după care în mişcare de rotaţie uniformă, obţinută de obicei^[1] la arborele cotit. Camera de ardere este un reactor chimic unde are loc reacţia chimică de ardere.
Căldura introdusă în ciclul care se efectuează în cilindrii motorului se obţine prin arderea combustibilului, de obicei un combustibil lichid ca: benzina, motorina sau gazul petrolier lichefiat, dar se pot folosi şi combustibili gazoşi, ca gazul natural, sau chiar solizi, ca praful de cărbune. Oxigenul necesar arderii se obţine din aerul atmosferic. Combustibilul în amestec cu aerul se numeşte amestec carburant. Arderea poate fi iniţiată prin punerea în contact direct a amestecului carburant cu o sursă de căldură sau se poate produce aproape instantaneu în toată masa amestecului caz în care se numeşte detonaţie şi are un caracter exploziv.
Prin arderea carburanţilor rezultă diferite produse de ardere cu o temperatură de aproximativ 2000 °C. Majoritatea acestor produse se prezintă sub formă gazoasă. Pentru o ardere completă se asigură combustibilului o cantitate de oxigen dozată astfel încât să producă oxidarea integrală a elementelor sale componente.



     
     




















Motorul diesel este un motor cu ardere internă în care combustibilul se aprinde datorită temperaturii ridicate create de comprimarea aerului necesar arderii, şi nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, aşa cum ar fi bujia în cazul motorului cu aprindere prin scânteie.
Motorul lucrează pe baza ciclului Diesel.

Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf Diesel la sugestia soţiei sale, Martha Diesel, care în 1895 îl sfătuieşte cu: Nenn ihn doch einfach Dieselmotor! („numeşte-l pur şi simplu motor Diesel!”),^[1] uşurînd astfel lui Diesel căutarea după denumirea motorului, pe care l-a inventat în 1892 şi l-a patentat pe 23 februarie 1893. Intenţia lui Diesel a fost ca motorul său să utilizeze o gamă largă de combustibili, inclusiv praful de cărbune. Diesel şi-a prezentat invenţia funcţionând în 1900 la Expoziţia Universală (World's Fair) având drept combustibil ulei de alune.


 Un motor electric (sau electromotor) este un dispozitiv electromecanic ce transformă energia electrică în energie mecanică. Transformarea în sens invers, a energiei mecanice în energie electrică, este realizată de un generator electric. Nu există diferenţe de principiu semnificative între cele două tipuri de maşini electrice, acelaşi dispozitiv putând îndeplini ambele roluri în situaţii diferite.



 Un motor cu reacţie este un motor care eliberează un jet rapid de fluide pentru a genera contrapresiune în conformitate cu a treia lege a mişcării a lui Newton. Această definiţie largă include turboreactoare, turbopropulsoare, turboventilatoare, pulsoreactoare, statoreactoare şi motoare rachetă, dar de obicei se referă la o turbină cu gaze folosită pentru a produce un jet de gaze de mare viteză în scopul propulsiei.





O turbină cu gaze este o turbină termică, care utilizează căderea de entalpie a unui gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui ax o cantitate de energie mecanică disponibilă la cupla turbinei.^[1][2] Turbina cu gaze mai este cunoscută şi sub denumirea de instalaţie de turbină cu gaze (ITG).
Din punct de vedere termodinamic o turbină cu gaze funcţionează destul de asemănător cu motorul unui automobil. Aerul din atmosferă este admis într-un compresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducerea unui combustibil, aprinderea şi arderea lui într-o cameră de ardere. Gazele de ardere se destind într-o turbină, care extrage din ele lucrul mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar mişcări de rotaţie, ceea ce pentru o putere dată conduce la o masă totală a instalaţiei mai mică. Ca urmare, turbinele cu gaze s-au dezvoltat în special ca motoare de aviaţie, însă îşi găsesc aplicaţii în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz.






O rachetă este un vehicul, un proiectil, o aeronavă sau o navă spaţială a cărui forţă necesară deplasării este obţinută prin reacţiunea obiectului însuşi la ejectarea cu viteză ridicată a unor gaze realizate în urma arderii unui combustibil lichid sau gazos provenind dintr-un motor rachetă.
Principiile, respectiv legile fizicii după care o rachetă se deplasează sunt Principiul acţiunii şi reacţiunii, care reprezintă una din legile mecanicii clasice (cunoscute şi sub numele de Legile lui Newton) şi legea conservării impulsului.

 


Un reactor nuclear este o instalaţie tehnologică în care are loc o reacţie de fisiune nucleară în lanţ în condiţii controlate, astfel încât să poată fi valorificată căldura generată sau utilizate fascicolele de neutroni . [1]
Reactoarele nucleare au trei tipuri de aplicaţii.

• Cea mai semnificativă aplicaţie comercială este producerea de energie electrică sau de căldură (termoficare, procese industriale).
• O altă aplicaţie este propulsia navală (în special pentru scopuri militare).
• Există şi reactoare nucleare pentru cercetare unde fascicolele de neutroni se folosesc pentru activităţi ştiinţifice sau pentru producerea de radioizotopi destinaţi utilizărilor civile (medicină, industrie, cercetare), sau militare (arme nucleare).