Resurse regenerabile subterane. Ghid de documentare si concepere a instalatiilor pentru captare si conversie - Victor Emil Lucian

In sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformari majore determinate de necesitatea cresterii sigurantei in alimentarea cu energie a consumatorilor, iar in cadrul acestei nevoi, sursele regenerabile de energie ofera o solutie viabila, inclusiv aceea de protectie a mediului inconjurator. Siguranta alimentarii cu energie a consumatorilor din statele membre ale Uniunii Europene este asigurata in mod obligatoriu prin luarea in considerare a importurilor, in conditiile liberalizarii pietei de energie si in conformitate cu nevoia stringenta de atenuare a impactului asupra mediului climatic planetar.

Necesitatea de asigurare a unei dezvoltari energetice durabile, concomitent cu realizarea unei protectii eficiente a mediului inconjurator a condus in ultimii 10 – 15 ani la intensificarea preocuparilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie si a tehnologiilor industriale suport. Politica UE in acest domeniu, exprimata prin Carta Alba si Directiva Europeana 2001/77/CE privind producerea de energie din surse regenerabile, prevedea ca, pana in anul 2010, Uniunea Europeana trebuia sa asigure necesarul de energie in proportie de circa 12% prin valorificarea surselor regenerabile, obiectiv realizat. In acest context, in multe tari europene dezvoltate (Franta, Italia, Germania, Austria, Marea Britanie), posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale Romaniei, preocuparile s-au concretizat prin valorificarea pe plan local / regional, prin conceperea si realizarea unor tehnologii eficiente si durabile, care au condus la o exploatare profitabila, atat in partea de exploatare a resurselor (tehnologii de foraj si de extractie din sondele geotermale), cat si in instalatiile utilizatoare de la suprafata.

Potentialul geotermal total al Pamantului este de aproximativ 13 000 ZJ pe an (Z = 1 000 000 000 000 000), deci 13 000 000 000 000 000 000 J, din care aproximativ 2000 de ZJ ar putea fi utilizati pentru producerea energiei electrice cu ajutorul centralelor geotermale, in momentul de fata, cu tehnologiile si echipamentele existente, cunoscute. Potentialul geotermal al Pamantului s-a calculat ca este de 4000 de ori mai mare decat toata cantitatea de energie pe care este necesara sa o foloseasca omenirea de pe intreg globul. Aceasta, in conditiile in care necesarul energetic al intregului glob pe parcursul unui an nu depaseste 0, 5 ZJ. Asadar, daca am ajunge sa utilizam doar 0. 25% din acest potential natural existent oferit gratuit de Planeta Pamant pe care traim, nu ar mai fi deloc nevoie de carbune, plutoniu, petrol si gaz pentru producerea energiei electrice. Problema poluarii mediului, a incalzirii globale, a evitarii producerii catastrofelor nucleare din centralele atomo-electrice, a pastrarii unui climat sanatos pentru omenire, ar fi asigurat. Este interesant de remarcat ca 99% din cantitatea de materie existenta in interiorul Pamantului se gaseste la o temperatura de peste 1 000°C, iar 99% din restul de materie, de 1%, se gaseste la o temperatura de peste 100°C. Daca comparam cata materie din totalul existent pe si in pamant sunt potentiale furnizoare de energie, ne dam seama ca avem un rezervor energetic sub noi imens, care daca dorim si vrem, putem sa-l folosim. Pentru ca de stiut stim sa-l folosim. Totul depinde de o decizie inteleapta care ar schimba fata Pamantului, starea de sanatate a populatiei de pe intreg globul. Aceste temperaturi ale materiei din interiorul scoartei terestre asigura necesarul de energie cu care se poate asigura necesarul de caldura pentru un climat optim in toate spatiile inchise din toate cladirile din intreaga lume. Aceasta caracteristica a interiorului Pamantului ne sugereaza ca materia din interiorul Pamantului reprezinta o sursa regenerabila de energie care merita toata atentia si care trebuie exploatata intr-o masura cat mai mare. De ce sa nu preluam aceasta caldura gata pregatita de natura?

Singuri, noua oamenilor ne place sa ne complicam alegand sa exploatam combustibilii poluanti conventionali pe care ii ardem pentru a produce caldura. Se stie ca munca minerilor in mine pentru extragerea carbunilor si a sondorilor la sonde pentru extragerea titeiului, sunt dintre cele mai grele activitati profesionale desfasurate de om. Inainte de a fi folositi combustibilii conventionali trec prin cateva etape de pregatire: acestia trebuie curatati (carbunele spalat, titeiul rafinat, gazul natural separat de namol), transportati la locul de consum, depozitati pana sunt consumati, etc. Toate aceste activitati cu combustibilii conventionali necesita resurse financiare, umane, materiale, timp. De ce sa nu renuntam la ele, daca avem o sansa mai comoda oferita de natura gratuit? Energia geotermala poate fi folosita asa cum este extrasa din Pamant. Dar ne trebuie si instalatii mai complicate si mai numeroase, de exploatare a combustibililor conventionali si instalatii de ardere a acestora, pentru producere caldura, in loc sa folosim doar instalatii de extractie direct a caldurii din pamant, pusa la dispozitie gratis de natura. In plus, un avantaj de necontestat este acela al sigurantei si stabilitatii functionarii instalatiilor de captare si conversie, datorita faptului ca nu au in componenta piese in miscare si nu necesita lucrari de intretinere deosebite. Instalatiile sunt simple, sigure si cu costuri de functionare, intretinere reduse. Aceste instalatii functioneaza la parametri fizici relativ scazuti, (temperatura in jur de 100°C, temperatura folosita pentru incalzirea apei cu peste 40˚C, peste temperatura mediului ambiant, instalatii folosite la incalzirea apei menajere sau a cladirilor), presiuni de 2-3 bari. Instalatiile din termocentrale, conform principiului Carnot, functioneaza la eficienta mare daca temperatura si presiunea aburului sunt cat mai inalte (temperaturi de 500 ˚C, presiuni de 196 – 206 atm). Resursa geotermala nu consuma oxigen si nu emana gaze cu efect de sera. Pentru arderea combustibililor fosili trebuie consumat oxigenul din atmosfera, procesele de oxidare a combustibililor reduc cantitatea de oxigen atat de necesar vietii organismelor vii. Iata doar cateva din dezavantajele resurselor conventionale utilizate preponderent in prezent si dezavantajele folosirii in continuare a combustibililor conventionali, si avantajele exploatarii energiei geotermale pe care o avem la dispozitie. De ce oare omul, la inceput, in timp cronologic, a ales sa foloseasca combustibili si procedee dezavantajoase, grele, pentru el, in locul solutiilor benefice, usoare, mai simple oferite de natura? Macar acum sa ne desteptam si sa ne dam seama ca solutia utilizarii resurselor regenerabile terene si subterane puse la dispozitie gratuit de natura este total superioara utilizarii combustibililor conventionali poluanti si benefica pentru sanatatea omului si a simplificarii muncii sale. Dar pentru acest lucru este nevoie de a lupta cu marii bancheri ai lumii care detin zacaminte enorme de combustibili conventionali poluanti si din pacate puterea de a decide soarta planetei. Inca, involuntar, suntem la mana lor! 

Inlocuirea folosirii combustibililor conventionali cu energia geotermala ar aduce schimbari majore in foarte multe domenii de activitate a societatii umane. In domeniul nomenclatorului de profesii ocupate de om ar putea disparea profesiile de mineri care nu ar mai extrage carbune, sondor, care nu ar mai extrage titei si gaze, chimisti, care nu ar mai rafina atata titei, preparatori a combustibililor pentru ai face disponibili pentru ardere, energeticieni care nu ar mai lucra in termocentrale si centrale nucleare. Daca odata cu aceasta schimbare a tipului resursei energetice se va schimba si tipul de actionari folosite pentru mijloacele de transport vor disparea industrii intregi poluante si se vor putea crea industrii « curate », care nu afecteaza sanatatea populatiei si calitatea mediului. Din peisajul cotidian industrial ar disparea mine, exploatari petroliere, uzine de spalare, preparare, termocentrale cu cosurile inalte de fum, centrale nucleare, adevarate « bombe » cu efect intarziat, depozite uriase care ocupa mari suprafete confiscate agriculturii si spatiilor verzi, nu s-ar mai ocupa atatea vagoane necesare in prezent cu transportul carbunelui de la mine la termocentrale, a pacurii de la rafinari la termocentrale, a gazului de la sondele de extractie la consumatori. Toate aceste activitati actuale sunt poluante. 

Captarea energiilor din subsolul Pamantului pot constitui tot atatea provocari pentru cercetare de inalta tehnologie; temperaturile la care este eliminata magma vulcanilor la eruperile acestora, prevestirea producerii cutremurelor de pamant, construirea de materiale care sa reziste parametrilor fizico-chimici ai materialelor emise de vulcani si gheizere, sunt tot atatea subiecte de cercetare ale celor care se ocupa de studiul materialelor care pot functiona in conditii extreme. Este vorba de studiu si cercetare interdisciplinara, daca avem in vedere ca trebuie studiate comportarea unor vietuitoare care sesizeaza cu un anume timp inainte producerea cutremurelor de pamant, apoi concepute si construite dispozitive care sa copieze senzorii biologici ai animalelor prevestitoare. Sau studiul materialelor care au proprietati rezistente la parametrii similari mediului de temperaturi inalte din inima vulcanilor, trebuie utilizate pentru scopurile propuse de captare a energiilor din aceste medii.  

 

Cuvânt înainte:
Cartea se vrea o comparatie intre urmarile exploatarii si folosirii resurselor energetice si minerale subterane, unele dintre ele regenerabile, si resursele energetice subterane conventionale, clasice, primele prietenoase cu mediul, cele conventionale, poluante, daunatoare mediului, pe cale de epuizare in urmatoarele zeci de ani, s au pentru unele, in secolul urmator. Totodata sunt prezentate solutii de captare, conversie si utilizare a energiilor existente in interiorul Pamantului, avantajele utilizarii lor. Consecintele exploatarii resurselor energetice subterane clasice sunt deosebit de grave pentru puritatea mediului si siguranta existentei comunitatilor din zona de exploatare a acestora, si nu numai. Cele doua tipuri de resurse energetice se deosebesc fundamental din foarte multe puncte de vedere.

Capitolul 1 prezinta resursele energetice subterane regenerabile. Unele dintre aceste energii se manifesta spontan, cu o violenta foarte mare, multe au efecte distructive asupra traiului comunitatilor umane si asupra sanatatii acestora. Altele sunt de o importanta deosebita in derularea activitatilor umane, de care noi suntem inconstienti ca ele exista si lucreaza continuu. Sunt activitati umane care se deruleaza firesc, dar la o analiza mai atenta ele se pot derula numai pentru ca exista aceste energii naturale pe care noi nu le simtim si percepem. Una dintre ele este campul magnetic terestru care exista si fara prezenta si actiunea lui am fi derutati si ne-am intreba, „Ce se petrece, ceva nu este normal?”, „S-a schimbat ceva!”.

Capitolul 2 prezinta resursele energetice subterane regenerabile, descrise pe rand. Se acorda o intindere mai mare energiei geotermale a solului, energie care este de fapt cea mai folosita, mai comod de captat, de extras din sol si transformat in forme utile noua consumatorilor, atat pe timp friguros, cat si pe timp calduros. Este una dintre cele mai prietenoase cu omul, tipuri de energie subterana, pentru ca nu se manifesta violent; omul a putut sa o „domesticeasca” dupa nevoile si cerintele sale. Si a reusit. Ramane ca tot omul, de data aceasta mai instruit, sa extinda exploatarea si folosirea acestui tip de energie, sa renunte la celelalte forme de combustibili poluanti, care numai rau ii fac. Decizia politica trebuie sa vina cat mai repede. Acesta este motivul pentru care recomand lecturarea cartii, aplicarea solutiilor indicate in practica de zi cu zi. Cartea o recomand si parlamentarilor, care dupa lecturare si luare la cunostinta despre avantajele resursei energetice propuse, sa emita legi favorabile utilizarii acestor tipuri de energii, pentru binele intregii natii si a mediului in care traim cu totii. 

Capitolul 3 prezinta informatii despre „Calculul necesarului de caldura pentru incalzirea unei cladiri”. Sunt prezentati factorii care influenteaza cedarea caldurii produse in interior, mediului exterior. Sunt expuse formule de calcul pentru diferite tipuri de cladiri. Sunt facute recomandari constructive pentru ca o cladire sa nu cedeze caldura produsa in interior, mediului exterior. Se arata modul de calcul pentru sarcina termica utilizata pentru ventilare si climatizare intr-o incapere izolata fata de mediul exterior. Se arata modul de calcul pentru a afla sarcina termica pentru prepararea apei calde menajere necesare unei gospodarii. Se arata modul de calcul pentru a afla sarcina termica pentru diferite nevoi tehnologice din industrie sau agricultura.

Capitolul 4 prezinta probleme de legislatie privind protectia mediului, influentele pe care le produc industria energetica si transporturile, atmosferei terestre, a solului si surselor naturale de ape. La prima vedere tratarea acestui subiect nu are legatura cu subiectul cartii, dar special l-am introdus pentru a sublinia multitudinea de restrictii stabilite de legislatie pentru a incerca sa se pastreze un mediu curat. Dar ori cate eforturi s-ar face, tot se incalca, voit sau nu, prevederile legislatiei. Acesta este motivul pentru care apar efecte nedorite pentru a trai intr-un mediu curat si sanatos. Cel mai elementar gest de inteligenta al omului si colectivitatii umane in ansamblul ei, este renuntarea la nevoi, dar cum actuala societate este bazata pe cresterea consumului, a nevoilor, atat din punct de vedere cantitativ, cat si calitativ, omul si comunitatea nu se pot multumi cu putin. Vor cat mai mult, mai bun si mai de calitate. Necunoasterea limitelor unde sa ne oprim si pana unde sa mergem este cea mai grava necunoastere si neputinta a omului zilelor noastre. 

In cadrul capitolului privind „Probleme de legislatie privind protectia mediului” am introdus o propunere de „Strategia energetica curata nepoluanta a Romaniei de dupa 2017 – propunere”. Aceasta strategie propusa este total diferita de strategiile elaborate pana in prezent; toate strategiile elaborate pana acum au avut in vedere un amestec de tehnologi si utilizarea de resurse energetice vechi, conventionale, clasice, poluante cu cele noi, regenerabile curate. Eu propun o strategie total noua care utilizeaza numai resurse regenerabile nationale. Am facut o analiza a rezervelor energetice regenerabile existente in tara. Am preluat din statistici valoarea consumului de energie pentru anul 2014. Am comparat cele doua valori si am ajuns la concluzia ca rezervele nationale de resurse energetice regenerabile sunt mai mari decat consumul. Ca atare putem consuma numai energie curata care nu polueaza mediul. Este tinta spre care se doreste sa se ajunga de toate statele lumii. Am fi prima tara din lume care la nivel national am realiza acest deziderat. Exista comunitati locale din statele nordice, Danemarca, Islanda, Olanda, Norvegia care folosesc resurse regenerabile curate pe plan local unde atmosfera este nepoluata de activitatile industriale si de transporturi.

Capitolul 5 prezinta efecte negative produse din convietuirea omului cu natura. Pentru ca omul traieste in natura si cu ceea ce a produs milioane de ani natura, si mai produce si in prezent, omul se comporta brutal, nemeritat, cu natura. Ranile pe care le face omul in corpul planetei, care multe sunt asa de profunde si grave, incat nu se vindeca nici in milioane de ani, sunt adevarate distrugeri pe termen nelimitat. Capacitatea naturii de a se autoreface a fost depasita de peste 60 de ani (din 1966). Cantitatea de deseuri nebiodegradabile aruncate in natura a depasit de mult limitele maxime admise.