Introducere.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
De ce anume acum a aparut intrebarea: ce asteapta omenirea - foamea energetica sau belsugul energetic? De pe paginile ziarelor si jurnalelor nu dispar articolele despre criza energetica. De la petrol izbucnesc razboaie, infloresc si saracesc state, se schimba guverne. Comunicarile despre lansarea noilor instalatii si noilor inventii in domeniul energeticii au devenit sensatii ziaristice. Se proiecteaza programe energetice mari, realizarea carora necesita eforturi enorme si cheltuieli colosale.
Daca la sfirsitul secolului XIX cea mai raspindita in prezent energie - electrica - juca un rol auxiliar si neinsemnat in balansul energetic mondial, atunci in 1930 in lume se producea cca 300 miliarde kW/h de energie electrica, iar in 1994 aceasta cifra a ajuns la 13000 miliarde kW/h.
Nivelul material, in cele din urma si cel spiritual al omenirii se afla in dependenta directa cu cantitatea de energie pusa la dispozitie. Pentru a extrage un minereu, pentru a obtine din el metal, pentru a construi o casa, pentru a face orice lucru, trebuie de folosit energie. Dar necesitatile omului cresc cum timpul, insa si numarul populatiei creste.
Savantii si inventatorii demult au prelucrat diferite mijloace de producere a energiei, in primul rind a celei electrice. Ar trebui de construit cit mai multe centrale electrice, si energie va fi atit cit e necesar! S-ar parea ca aceasta este solutia acestei probleme grave, insa aceasta rezolvare a situatiei creaza un sir de alte probleme.
Legile riguroase ale naturii afirma ca se poate primi energie folositoare doar prin schimbarea ei din alte forme. Perpetuum-mobile, producatoare de energie obtinuta din nimic, cu parere de rau, sint imposibile. Dar structura energeticii mondiale la ziua de azi s-a stabilit asa, fiecare 4 din 5 kilowati sint obtinuti in principiu prin aceeasi metoda, prin care omul primitiv se incalzea, adica prin arderea de combustibili, sau prin folosirea energiei chimice a lor, adica schimbarea ei in energie electrica la termocentrale.
Desigur, felurile de ardere a combustibilelor au devenit mult mai complicate si perfecte.
Factorii noi - cresterea pretului la petrol, dezvoltarea rapida a energiei atomice, necesitatile crescinde pentru protectia mediului inconjurator - au cerut o noua parere despre energetica.
La prelucrarea Programei Energetice au participat cei mai de vaza savanti din domeniul dat, specialisti a diferitor ministere si departamente. Cu ajutorul noilor computere matematice s-au calculat citeva sute de variante ale structurii balansului energetic mondial. Chiar daca la baza energeticii in viitorul apropiat sta energia termica folosind resurse epuizabile, structura ei se va schimba. Va trebui sa se micsoreze folosirea petrolului. Va creste esential productia energiei electrice la centrale atomice. Se va incepe folosirea, pina cind neatinselor, rezerve gigantice de carbune ieftin, de exemplu, in bazinele Kuznetk, Kansk-Acinsk, Akibastuzk. Se va folosi pe larg si gazul natural. Acesta prezinta, in linii generale, Programa Energetica la inceputul secolului XXI.
Dar savantii privesc si in viitor, dupa limitele srocului, prevazut de Programa Energetica, ei isi dau bine seama de realitatea mileniului trei. Din pacate, rezervele de petrol, gaz natural, carbune nu sint inepuizabile. Naturii, pentru a crea aceste rezerve i-au trebuit milioane de ani, pentru a fi irosite de om intr-o suta. Astazi in lume au inceput serios sa se gindeasca la necesitatea pastrarii bogatiilor subpamintene si protectiei lor in fata hotilor. Ca numai asa aceste rezerve de combustibil pot ajunge pe 2-3 veacuri. Cu parere de rau, multe tari extactoare de petrol traiesc cu ziua de azi. Ei consuma necrutator rezervele petroliere daruite de natura-mama. In prezent aceste tari, mai ales cele din Golful Persic, se scalda in bani, negindindu-se, ca peste citeva decenii din aceste rezerve nu va ramine nimic. Ce se va intimpla, dar acesta va avea loc mai devreme sau mai tirziu, atunci cind rezervele de petrol si gaz vor seca? Cresterea curenta a preturilorla petrol, necesar nu numai energeticii, dar si transportului, si industriei chimice, a dus la cercetarea altor feluri de combustibili, necesari pentru inlocuirea petrolului si gazelor. Cel mai mult s-au pus pe ginduri acele tari care nu au resurse proprii de petrol si gaze naturale pe care ei sint nevoiti sa-l cumpere. Dar in lume tot mai multi savanti se ocupa cu cautarea noilor surse de energie netraditionala, care vor lua asupra lor unele griji de asigurare a omenirii cu energie. Solutia acestei probleme cercetatorii o cauta pe cai diferite. Cele mai preferate metode sint folosirea resurselor energetice a apei curgatoare si a vintului, a fluxului si refluxului, a caldurii subterane, a soarelui. Multa atentie se acorda dezvoltarii energeticii atomice, savantii cauta metode de reproducere pe Pamint a proceselor ce au loc pe suprafata stelelor si le aprovizioneaza cu rezerve colosale de energie.
Ce este energia?
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
In societatea noastra industriala de energie depinde totul. Cu ajutorul ei se misca automobilele, zboara rachetele in cosmos. Cu ajutorul ei se poate praji piine, incalzi o incapere si pune in functiune conditionerele, lumina strazile, scoate in larg corabiile. Cineva poate spune ca energie este si petrolul si gazele naturale. Dar nu este asa. Pentru a scoate energia din ele, ele trebuiesc arse, asa ca si benzina, carbunele sau lemnele.
Dupa formula L=F*d, lucrul mecanic este egal cu produsul dintre forta si distanta cu care s-a miscat corpul sub influenta fortei. Cu alte cuvinte, lucrul este energia in actiune. Nu o data am observat, cum sare capacul ceainicului in care fierbe apa, cum se dau saniile din deal la vale, cum un val ridica o pluta. Toate acestea sint exemple de lucru mecanic, energie in actiune, ce actioneaza asupra corpurilor inconjuratoare. Salturile capacului ceainicului sint conditionate de presiunea vaporilor de apa, formati la fierberea apei. Saniile merg deoarece, exista fortele gravitationale. Energia valurilor a cauzat miscarea plutei. In lumea noastra energia este baza vietii, fara ea nu se va efectua nici un lucru pe Pamint. Daca un obiect poseda energie care poate fi folosita, atunci el poate savirsi un lucru mecanic, sau creator sau daunator. Chiar si un instrument muzical - pianul - poate efectua lucru mecanic. Inchipuiti-va ca pepartea exterioara a unui perete a unei case cu multe etaje - se ridica un pian. Cit oamenii trag de sfori, ei depun o forta, care face ca pianul sa se ,,miste". In acest caz lucrul este efectuat de catre oameni, si nu de catre pian. El doar acumuleaza energie potentiala cu cit se ridica mai sus de la pamint. Cind, in sfirsit, pianul atinge etajul corespunzator, el va putea sa se mentina la acest nivel atit timp, cit este sustinut de catre oameni cu ajutorul funiilor si blocurilor. Dar inchipuiti-va, ca funiile se vor rupe. Imediat va aparea forta gravitationala, si energia potentiala, acumulata in pian, se va elibera. Pianul va cadea jos, strivind totul in cale, se va lovi de trotuar si se va farimita. Acesta situatie, fiind intimplatoare, totusi poate servi drept exemplu elocvent la afirmatia de mai sus, ca orice corp poate efectua lucru mecanic. In cazul dat pianul efectuiaza un lucru daunator, insa totusi un lucru. Lumea este plina de energie, care poate fi folosita pentru necesitatile omenirii, prin efectuarea lucrului mecanic de catre diferite corpuri. Energia poate se gaseste in oameni si animale, in pietre si plante, in combustibilile subterane, in copaci si atmosfera, in riuri si lacuri. Dar cele mai mari rezerve de energie sint acumulate in oceane - o suprafata mare de curente de apa care se misca neintrerupt, si acopera cca 71 % din suprafata planetei.
Energia Soarelui
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
In ultimul timp a crescut interesul pentru
problema folosirii energiei solare, si chiar daca aceasta
sursa adera la cele ce pot fi renovate, atentia care i se
acorda, ne face sa privim posibilitatile sale aparte.
Posibilitatile potentiale ale energeticii bazate pe folosirea
radiatiei solare, sint destul de mari. Sa accentuam, ca
folosirea doar a 0.0125 % din aceasta cantitate posibila ar fi destul
pentru a asigura necesitatile energeticii mondiale moderne, iar
folosirea 0.5 % ar asigura pe deplin necesitatile in perspectiva. Cu parere de
rau, e putin probabil ca aceste resurse potentiale enorme
sa fie utilizate in proportii mari. Una din cele mai serioase piedici
este intesitate joasa a radiatiei solare. Chiar si la cele mai bune
conditii atmosferice (latitudini sudice, cer senin), densitatea
fluxului radiatiei solare este de
250 W/m². Deaceea, pentru ca colectorii de radiatie
solara ,,sa stringa" pe an, energia necesara pentru satisfacerea
necesitatilor omenirii ei trbuiesc amplasati pe o
suprafata de 130000 km²! Necesitatea folosirii colectorilor de
marimi mari, duce la cheltuieli materiale enorm
e.
Cel mai simplu colector de radiatie solara prezinta o foaie de
metal (de obicei de aluminiu) innegrita, inauntrul caruia se
gasesc tevi prin care circula lichid. Lichidul incalzit de
energia solara, strinsa de colector, este folosit nemijlocit. Conform
calculelor, pentru fabricarea colectorilor de radiatie solara pentru
1 km², este necesar 10000 tone de aluminiu. S-a demonstrat ca in prezent
rezervele mondiale de acest metal sint apreciate la 1.17*10^9 tone. Din cele
scrise este clar, ca exista diferiti factori, care
limiteaza puterea energeticii solare. Presupunem, ca in viitor pentru
confectionarea colectorilor vom putea folosi si alte metale, nu numai
aluminiul. Se va schimba situatia in acest caz? Reesind din faptul
ca la o anumita faza de dezvoltare a energeticii (dupa
2100) toate necesitatile mondiale in energie vor fi satisfacute de
energia solara. In cadrul acestui model se poate aprecia, ca in acest
caz va trebui ,,strinsa" energie solara pe un teritoriu de la 10^6
pina la 3*10^6 km². In acelasi timp suprafata totala a
paminturilor arabile in lume constituie 13*10^6 km². Energetica solara
este foarte costisitoare deoarece necesita cheltuieli materiale foarte
mari. Utilizarea in proportii mari a energiei solare duce la
necesitati gigante de materiale si ca urmare de forte de
munca pentru extragerea materiei prime, obtinerea materialelor,
fabricarea heliostatelor, colectoarelor si altor utilaje cit si
transportarea lor. Calculele arata ca, 1 MW*an de energie
electrica obtinuta cu ajutorul energeticii solare necesita
de la 10000 pina la 40000 om*ore. In energetica traditionala
acest indice este de 200-500 om*ore. Pina cind, energia electrica,
obtinuta din razele solare, este mai scumpa, decit cea
primita prin metodele traditionale. Savantii spera, ca
experimentele, care ei le efectuiaza la instalatii si centrale
experimentale, vor rezolva nu numai problemele tehnice, dar si cele economice.
Energia eoliana.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
Energia maselor de aer de este enorma.
Rezervele de energie eoliana intrec de 100 ori rezervele hidroenergetice a
tuturor riurilor de pe Pamint. Pe Globul Pamintesc permanent
sufla vintul - de la o adiere slaba, ce aduce racoarea mult
dorita in arsita verii, pina la puternice uragane, care
aduc pierderi si distrugeri colosale. Oceanul de aer in care traim se
afla in perturbatie continua. Vinturile, ce sufla pe
teritoriul tarii noastre, pot satisface necesitatile
electroenergetice ale ei! De ce o asa sursa bogata,
accesibila si curata se utilizeaza atit de putin? In
zilele noastre motoarele, ce folosesc vintul, acopera doar a mia parte din
necesitatile energetice mondiale. Tehnica secolului XX a deschis noi
perspective pentru energetica eoliana, o alta problema este
obtinerea energiei electrice. La inceputul secolului XX N.E. Jucovschii a
elaborat teoria motorului eolian, pe baza careia ar fi putut fi create
instalatii inalt productive, capabile de a obtine energie de la cel
mai slab vint. Au aparut o multime de proiecte de agregate eoliene,
mult mai perfecte, decit morele de vint. In proiectele noi se folosesc cele mai
moderne date din multe domenii ale stiintei. In zilele noastre pentru
crearea rotii eoliene - inima oricarei instalatii eoliene de
producere a energiei - activeaza specialisti - constructori de
avioane, care pot alege cel mai adecvat tip al paletei, si sa-l
studieze in teava aerodinamica. Cu eforturile savantilor si
inginerilor sint create cele mai diverse tipuri de instalatii eoliene
moderne.
Energia riurilor.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
Multe milenii, slujeste omului energia
apei curgatoare. Rezervele acetui tip de energie, pe Pamint, sint
intr-un numar colosal. Nu in zadar unii savanti considera,
ca planeta noastra ar fi trebuit numita nu Pamint, dar Apa,
deoarece trei patrimi din suprafata planetei sint acoperite de
apa. Un mare acumulator de energie este Oceanul Planetar, inghitind
oparte a energiei ce vine de la Soare. Aici sint valuri mari, se intimpla
fluxuri si refluxuri, apar curente oceanice. Se nasc riuri mari, ce duc
mase mari de apa in mari si oceane. Clar, ca omenirea in
cautare de energie nu putea sa treca pe linga aceste enorme
resurse de energie. Intii oamenii s-au invatat sa folosesca
energia riurilor. Iar cind a inceput secolul de aur al energiei electrice, s-a
revolutionat roata de apa, adevarat, ca in alta
forma - turbina de apa. Generatoarele electrice, producatoare de
energie, aveau nevoie sa fie rotite, acest lucru usor putea fi
efectuat de apa, cu atit mai mult ca experienta in acest
domeniu exista. Se poate considera ca hidroenergetica moderna s-a
nascut in 1891. Atuurile hidroenergeticii sint evidente: innoirea
rezervelor de energie de insasi natura, exploatarea simpla,
nepoluarea mediului inconjurator. Chiar si experienta in
constructie si exploatare a rotii de apa va fi de mare
ajutor hidroenergeticilor. Insa constructia unui dig pentru o
centrala hidroelectrica mare a devenit o problema mult mai greu
de realizat, decit constructia un dig pentru o roata de apa
mica. Pentru a pune in functiune hidroturbinele puternice, trebuie de
adunat intr-o parte a digului o mare cantitate de apa. Pentru
constructia acestui dig este nevoie de atita material incit volumul
piramidelor egiptene in comparatie el ar parea foarte mic. Deaceea in
secolul XX au fost construite doar citeva centale hidroelectrice. In Rusia sint
cele mai mari hidrocentrale din lume, ele produc practic oceane intrgi de
energie, si au devenit centre, in jurul carora s-au construit
complexe industriale mari. Insa oamenilor le slujeste doar o
mica parte din potentialul hidroenergetic al Pamintului. Anual
curente gigante de apa, formate de la ploi si de la topirea
zapezilor, se scurg in mari nefolosite. Daca ar fi posibil
sa fie retinute cu ajutorul digurilor civilizatia umana ar
fi primit rezeve colosale de energie.
Energia Oceanului Planetar
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
Se stie ca rezervele de energie ale Oceanului Planetar sint colosale. Asa dar, energia interna, corespunzatoare incalzirii suprafetei apelor oceanice, in comparatie cu cele fluviale, sa zicem cu 20s C, are o marime de cca 10^26 J. Energia cinetica a curentilor oceanici este egala aproximativ cu 10^18 J. Insa oamenii pot utiliza doar o cantitate infima din aceasta energie, dar si accea cu cheltuieli foarte mari, asa ca acest fel de energetica pina acum pirea putin respectiva. Dar epuizarea rapida a rezervelor de combustibili mineral (in primul rind petrol si gaze naturale), folosirea carora sint insotite de murdarirea mediului inconjurator (incluzind si asa zisa ,,murdarire" termica, si marirea in proportii infioratoare a nivelului de bioxid de carbon din atmosfera), resursele limitate de uran (din folosirea lui in energetica, rezulta deseuri radioactive) si incertitudinea atit a duratei, cit si a consecintelor ecologice la folosirea industriala a energiei termonucleare, ii pune pe savanti si ingineri sa acorde mai multa atentie cautarii a noi posibilitati rentabile pentru utilizarea surselor energetice nelimitate si nepoluante, dar nu numai a variatiei nivelurilor riurilor, dar si a caldurii solare, vintului si energiei Oceanului Planetar.
Cercurile largi ale societatii, dar si multi specialisti inca nu stiu, ca lucrarile privind cautarile metodelor de extragere a energiei din mari si oceane au capatat in ultimii ani in unele tari proportii mari, iar perspectivele devin din ce in ce mai promitatoare.
Cea mai evidenta metoda de folosire a energiei oceanelor prezinta constructia elctrocentralelor de flux (CFE). Din 1967 functioneaza o a astfel de centrala electrica cu puterea de 240 mii kW, cu randamentul de 540 mii kW*h. Inginerul sovietic Bernstein a prelucrat o metoda de constructie a bloculurilor CFE, impinse pe suprafata apei in locurile necesare, a calculat procedura rentabila de punere in circuit a CFE, in ceasurile de maxima incarcare a liniei electrice. Ideile lui au fost verificate la CFE, construita in 1968 in Chislaia Guba, linga Murmansk.
O posibilitate neasteptata a energeticii oceanice a devenit cresterea pe plute in ocean a algelor gigantice chelp, care usor pot fi transformate in metan pentru schimbul energetic cu gazul natural. Dupa datele existente, pentru asigurarea deplina cu energie a fiecarui om - consumator este necesar doar un hectar de plantatii de chelp.
O atentie deosebita a capatat ,,conversia energetica oceanotermica", adica obtinerea energiei electrice pe contul diferentei de temperatura intre apele de la suprafata si cele de la adincime ridicate de pompe, de exemplu la folosirea la un ciclu inchis al turbinei a lichidelor volatile cum sint propanul, freonul sau amoniacul. Intr-o masura oarecare analog, dar probabil de o perspectiva mai indepartata este obtinerea energiei electrice pe baza deosebirilor dintre apa sarata si cea dulce, de exemplu apa de mare si apa din riuri.
Nu putina arta inginereasca a fost implimentata in machetele generatoarelor de energie electrica, care functioneaza pe baza agitatiei oceanice, chiar se examineaza, in perspectiva, constructia unor centrale electrice cu puterea de multi kilowati. Si mai mari perspective promit instalarea turbinelor oceanice pe asa curenti intensivi si stabili, cum este Golfstream.
Se pare, ca unele dintre instalatiile energetice propuse pot fi realizate, si pot deveni rentabile chiar azi. Dar evident ca entuziasmul creativ, arta si ingeniozitatea savantilor vor imbunatati instalatiile existente si se vor crea altele mai perspective pentru utilizarea industriala a resurselor energetice ale Oceanului Planetar. Sa speram, ca in conditiile actuale ale progresului tehnico-stiintific, schimbari esentiale in energetica oceanica vor avea loc in deceniile apropiate.
Oceanul contine energie extraterestra, care este primita din cosmos. Ea este accesibila si inofensiva, si nu polueaza mediul inconjurator, inepuizabila si libera.
Din cosmos vine energia Soarelui. Ea incalzeste aerul si formeaza vinturile, care provoaca valurile. Ea incalzeste oceanul care acumuleaza energie termica. Ea provoaca curentii, care isi schimba directia sub influenta miscarii de rotatie a Pamintului.
Tot din cosmos soseste energia de atractie a Soarelui si Lunii, care provoaca fluxurile si refluxurile.
Oceanul nu este un spatiu fara viata ci un depozit colosal de energie nelinistita. Aici bat valurile, se nasc fluxurile si refluxurile, se intersecteaza curentii, si toate acestea implute cu energie.
Geamandurile si farurile, ce folosesc energia valurilor, au impresurat apele de coasta ale Japoniei. Timp de mai multi ani geamandurile - ,,fluierele" pazei de coasta a Statelor Unite ale Americii functioneaza pe baza oscilatiilor valurilor. Azi nu ezista localitati pe tarm care nu ar avea inventatorul sau propriu, care lucreaza asupra crearii instalatiilor ce utilizeaza energia valurilor.
Incepind cu 1966 doua orase franceze isi satisfac necesitatile energetice cu ajutorul energiei fluxurilor si refluxurilor. Instalatia energetica pe riul Rans (Bretania), ce consta din 24 de turbogeneratoare reversibile, utilizeaza aceasta energie. Puterea ei este de 240 MW - una din cele mai puternice hidroinstalatii din Franta.
In anii 70 situatia energetica s-a
schimbat. De fiecare data, cind furnizorii din Orientul Apropiat, Africa
si America de Sud ridica preturile la petrol, energia mareelor a
devenit tot mai atragatoare, deoarece ea concura destul de
reusit in pret, cu tipurile clasice de combustibili. In scurt timp in
Uniunea Sovietica, Coreea de Sud si Anglia a crescut interesul
fata de conturul tarmului si posibilitatea
crearii instalatiilor energetice, care utilizeaza energia
mareelor si au inceput sa investeasca mijloace banesti
pentru cercetarile stiintifice in acest domeniu. Relativ nu
demult, un grup de savanti in domeniul oceanologiei au determinat ca
Golfstreamul in apropierea Floridei are viteza de 5 mile pe ora. Ideea
folosirii acestui curent de apa calda era destul de
atragatoare.
E posibil asa ceva? Vor putea oare turbinele gigantice si elicile subacvatice, ce amintesc morile de vint, sa genereze elictricitate, extragind energia din curenti si valuri?
,,Vor putea" - aceasta a fost concluzia
comitetului McArthur, ce se afla sub egida directiei nationale pentru
cercetarea oceanului si atmosferei din Maiami (Florida) in 1974.
Parerea tuturor era, ca existau anumite probleme, dar care puteau fi
rezolvate in cazul alocarii mijloacelor banesti, deoarece ,,in
acest proiect nu era nimic care ar fi depasit
posibilitatile gindirii ingineresti si tehnologice de
atunci".
Unul din savanti, mai optimist ca altii, a prezis ca esectricitatea obtinuta din energia Golfstreamului, va putea concura cu electricitatea obtinuta traditional deja in anii 80.
In ocean exista un minunat mediu pentru mentinerea vietii, in componenta caruia intra hrana, sare si alte minerale. In acest mediu, oxigenul dizolvat in apa ,,hraneste" toate animalele marine incepind cu cele mai mici si continuind cu cele mai mari, de la ameba la rechin. Bioxidul de carbon dizolvat in apa de asemenea mentine viata tuturor plantelor de mare, de la algele unicelulare pina la algele brune ce ating inaltimea de 60-90 metri.
Unui savant in biologie ii este de ajuns sa faca doar un pas inainte, pentru a trece de la parerea ca oceanul este un sistem natural de mentinere a vietii la parerea ca este si un sistem energetic.
Cu sustinerea flotei marine americane la mijlocul anilor 70 un grup de specialisti in domeniul oceanografiei, ingineri marini si scafandri au creat prima ferma energetica marina la adincimea de 12 metri in Oceanul Pacific, linga orasul San-Clement. Ferma nu era mare. Ea se socotea doar un experiment. La ferma se cresteau alge californiene brune, gigantice.
Dupa parerea directorului acestui proiect, doctorul Howard A. Wilcoks, membru al Centrului de cercetare a sistemelor marine si oceanice din San-Diego(California), ,,pina la 50 % din energia acestor alge va fi transformata in combustibili - gaz natural metan. Fermele oceanice din viitor, care vor creste alge brune pe o suprafata de 40000 ha, vor putea da o asemenea energie, incit va fi de ajuns pentru a satisface necesitatile energetice ale unui oras american cu o populatie de 50000 de oameni".
Oceanul intotdeauna a fost bogat in energie, cum ar fi cea a valurilor, a mareelor si curentilor. In zilele noastre, cind a crescut necesitate in a gasi noi combustibili, oceanografii, chimistii, fizicii, inginerii si tehnologii atrag tot mai multa atentie oceanului ca o potentiala sursa de energie.
In ocean sint dizolvate o multime de saruri. Poate fi folosita salinitatea ca o sursa de energie?
Poate. Mare concentratie a sarurilor in ocean a adus un sir de cercetatori al Universitatii de Oceanografie din La-Colla (California) si din alte centre stiintifice la ideea crearii unor astfel de instalatii. Ei cred, ca pentru obtinerea a unei cantitati mare de energie se poate de construit baterii, in care vor avea loc reactii dintre apa sarata si cea dulce.
Temperatura apei in ocean in diferite locuri este diferita. Intre tropicul Racului si tropicul capricornului se incalzeste pina la 27°C. La adincimea de 600 metri temperatura scade pina la 2-3,5°C. Apare intrebarea: se poate folosi diferenta de temperatura in scopul obtinerii energiei? Va putea instalatia energetica, scufundata in apa, sa produca energie?
Da, si acest lucru e posibil.
In anii 20 ai secolului nostru Jorge Clode, inzestrat, ferm si foarte insistent, fizic francez, a cercetat aceasta posibilitate. Alegind un sector de ocean linga Cuba, dupa o serie de nereusite sa obtina o instalatie cu puterea de 22 kW. Acesta era un progres mare in stiinta si era sustinut de multi savanti.
Folosind apa calda de la suprafata si cea rece de la fund si creind astfel o tehnologie, noi avem toate cele necesare pentru producerea energiei electrice, spuneau cei ce erau de partea folosirii energiei termice ale oceanului. ,,Conform calculelor noastre, la suprafata apelor se gasesc rezerve de energie ce depasesc de 10000 de ori enrgia necesara pentru a satisface cerintele mondiale".
,,Din pacate, spuneau scepticii, Jorge Clode a obtinut doar 22 de kW de energie electrica. A dat aceasta profit?" Nu a dat, deoarece Clode pentru a obtine acesti 22 kW a cheltuit 80 kW pentru lucrul pompelor sale.
Astazi un profesor de la Universitatea de Oceanografie din La-Colla face totalurile mult mai atent. Dupa calculele sale, cu ajutorul tehnologiei moderne se vor crea instalatii energetice (CDT), care vor folosi pentru producerea energiei electrice diferenta de temperaturi din ocean, ce vor produce de doua ori mai multa energie decit este necesar pentru a satisface necesutatile lumii.
Desigur, acest pronostic este sustinut, insa chiar daca el s-ar indreptati, rezultatele nu vor ajuta rezolvarii problemelor enrgetice mondiale. E clar ca, accesul catre rezervele de energie electrica la CTD deschide portile catre posibilitati nemaipomenite, dar (cel putin pina in prezent) electricitatea nu ridica in aer avioane, nu misca automobilele, nu trece corabiile peste mari.
Dar avioanele, automobilele pot fi puse in functiune cu ajutorul gazului, care poate fi scos din apa, dar apa in mari este destula. Acest gaz este hidrogenul, care poate fi folosit in calitate de combustibil. Hidrogenul - unul din cele mai intilnit element chimic in Univers. In ocean el se gaseste in fiecare picatura de apa. Formula HOH, spune ca molecula de apa consta din doi atomi de hidrogen si unul de oxigen. Hidrogenul extras din apa poate fi ars ca combustibil si poate fi folosit nu numai pentru a pune in functiune diferite mecanisme, dar si pentru a obtine energie electrica.
Tot mai multi chimisti si ingineri cu entuziasm se atirna fata de ,,energetica hidrogenica" din viitor, deoarece hidrogenul obtinut se pastreza bine: in tancuri sub forma de gaz presat sau in conteinere de criogen la temperatura de -203°C. El poate fi pastrat si in stare solida dupa interactiunea cu aliajul de fier si titan sau magneziu, pentru a forma hibrizi metalici.
Pe la mijlocul secolului XIX au fost descoperite metode de obtinere a hidrogenului din apa. Cea mai perspectiva din ele este electroliza apei (Prin apa se trece curent electric, in rezultat are loc o descompunere chimica. Se elibereaza hidrogen si oxigen, iar lichidul dispare).
In asa fel, in ocean, care ocupa 71% din suprafata planetei, potential exista diferite tipuri de energie - energia valurilor si mareelor; energia legaturilor chimice intre gaze, substante nutritive, saruri si alte minerale; energia ascunsa a hidrogenului, care se gaseste in moleculele de apa; energia curentilor, ce se misca linistit si la nesfirsit in ocean; rezerve uimitoare de energie, care poate fi primita datorita diferentei de temperatura dintre apele de suprafata si cele din adinc, si ele pot fi transformate in tipuri de combustibili standarti.
Asa o cantitate de energie, variatele ei forme garanteaza, ca in viitor omenirea nu se va ciocni de problema energetica. In acelasi timp nu vom fi dependenti numai de unu - doua surse de energie traditionale, cum ar fi utilizarea combustibililor din subsol si combustibili nucleari.
Ba chiar, locuitorii acelor locuri unde marea se produc des valuri mari vor putea construi si folosi instalatii, ce vor folosi aceasta energie. Cei ce traiesc in golfuri, vor putea folosi energia mareelor. Pentru ceilalti oameni energia oceanului pe suprafata se va transforma in metan, hidrogen sau electricitate, apoi va fi transportata pe uscat prin cablu sau cu ajutorul corabiilor.
Energia Pamintului.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
Din timpuri stravechi oamenii stiu despre transformarea in stihii a energiei gigantice ce se ascunde in interiorul Globului Pamintesc. Memoria omenirii cunoaste eruptii enorme ale unor vulcani, ce au luat milioane de vieti, si au schimbat multe locuri de pe Pamint, de nerecunoscut. Puterea eruptiei chiar si a unui vulcan mic este colosala, ea intrece de multe ori puterea celor mai mari instalatii energetice, facute de mina omului. Adevarat, ca de folosirea nemijlocita a energiei eruptiilor vulcanice nu poate fi vorba, deoarece oamenii n-au asemenea posibilitati de a stavili si de a supune aceasta energie, dar si eruptiile sint un fenomen destul de rar. Dar aceasta este energie, ce se ascunde in subsol, si numai o particica din ea iese odata cu eruptiile vulcanice.
Mica tara europeana Islanda - ,,tara ghetii" in traducere directa - se asigura cu rosii, mere chiar si cu banane! Serele islandeze nenumarate primesc energie de la caldura pamintului - alte resurse de energie in Islanda practic lipsesc. In schimb aceasta tarp este foarte bogata in izvoare fierbinti si a cunoscutelor gheizere - havuz de apa calda, care cu exactitatea cronometrului izvorasc de sub pamint. Si chiar daca nu isladezilor le apartine prioritatea folosirii caldurii izvoarelor subterane (inca romanii la cunoscutele lor bai aduceau apa de sub pamint), locuitorii acestei tarisoare nordice exploateaza casangeria subterana foarte intens. Capitala - Reykjavik, in care traieste jumate din populatia tarii, se incalzeste datorita izvoarelor subterane.
Dar nu numai pentru incalzire oamenii scot energia din adincurile pamintului. Deja demult, functioneaza centrale electrice, care folosesc izvoarele subterane fierbinti. Prima centrala de asa tip, cu o putere mica, a fost construita in 1904 in orasul italian Larderello. Cu timpul puterea centralei electrice crestea, in functiune erau puse noi agregate, se foloseau noi surse de apa fierbinte, si in zilele noastre puterea acestor centrale a ajuns la 360000 kW. In Noua Zelanda exista asa o centrala electrica in regiunea Vairakei, puterea ei este de 160000 kW. La 120 km de San-Francisco in SUA produce energie o centrala geotermala cu puterea de 500000 kW.
Energia atomica.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
Descoperirea iradierii uraniului a constituit cheia catre depozitele energetice ale naturii.
Principalul, de care imediat s-au interesat cercetatorii, a fost intrebarea: de unde se ia energia razelor, emise de uraniu, si de ce uraniul totdeauna este putin mai cald ca mediul inconjurator? Sub semnul intrebarii se punea sau legea conservarii energiei, sau principiul neschimbarii atomului? Un mare curaj stiintific se cerea de la savanti, care au pasit peste hotarul obisnuitului si s-au dezis de ideile ce au rezistat de-a lungul veacurilor.
Asa viteji s-au dovedit a fi doi tineri savanti Ernest Rutherford si Frederic Soddi. Doi ani de lucru intens pentru studierea radioactivitatii au adus la o concluzie revolutionara pe timpurile celea: atomii unor elemente sint supusi dezagregarii, care se face cu radiatie de energie in cantitati, mult mai mari decit energia obtinuta la descompunerea moleculelor obisnuite. Cu pasi enormi se dezvolta in prezent energia atomica. In 30 de ani puterea comuna a tuturor centralelor atomoelectrice a crescut de la 5000 pina la 23 milioane kW! Unii savanti sustin ca in secolul XXI jumatate din energia electrica produsa pe glob va avea provinienta atomica.
In principiu un reactor energetic nuclear are o costructie simpla - in el, tot asa ca intr-un simplu cazan, apa se preface in abur. Pentru aceasta se foloseste energia, ce iradiaza in urma unei reactii in lant de dezagregare a atomilor de uraniu sau a altui tip de combustibil nuclear. La centrala atomoelectrica nu este un cazan enorm cu aburi, compus din mii de kilometri de ievi de otel, prin crae la o presiune foarte mare circula apa, si se transforma in abur. Acesta namila a fost inlocuita cu un reactor nuclear relativ mic.
Cel mai raspindit tip de reactor nuclear este reactorul cu apa si grafit.
Alt tip de reactor raspindit este asa numitul reactor cu apa. In el apa serveste atit in calitate de agent termic, cit si moderator pentru incetinirea neutronilor, in locul grafitului. Constructorii au adus puterea acestor reactoare pina la un milion de kW.
Dra totusi viitorul energeticii nucleare este ,,in minile" celui de-al treilea tip de reactoare - reactoare cu neutroni rapizi. Ele se mai numesc reactoare-multiplicatoare. Reactoarele obisnuite folosesc neutroni incetiniti, care produc reactia in lant intr-un izotop destul de rar - uraniu - 235, care in uraniul natural se gaseste numai in proportie de un procent. Si deaceea se construiesc uzine mari pentru a separa din masa intreaga de uraniu numai acest izotop. Celalat uraniu in reactoarele obisnuite nu poate fi folosit. Apare intrebarea: ajunge oare cantitatea de uraniu - 235 pentru un oarecare timp sau omenirea iarasi se va intilni cu problema lipsei resurselor energetice?
Cu saizeci de ani in urma aceasta problema a fost pusa in fata colectivului laboratorului al Universitatii de Fizica si Energetica. Si ea a fost rezolvata. Seful acestui laborator A.I. Leipunskii a propus construirea reactoarelor cu neutroni rapizi. In 1955 a fost construita prima instalatie de asa tip.
Avantajele reactoarelor cu neutroni rapizi este evidenta. In ele se poate folosi toate rezervele de uraniu si toriu, dar numai in Oceanul Planetar sint dizolvate mai mult de 4 miliarde tone de uraniu.
Nu exista nici o indoiala, ca energetica atomica a ocupat un loc de frunte in balansul energetic al omenirii. Ea desigur va prospera si in continuare, producind energie pentru oameni. Dar va fi necesar de perfectionat metodele de securitate la atomocentrale.
Concluzie.
˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚˚
De cind exista civilizatia noastra de multe ori s-a produs schimbul resurselor traditionale de energie cu altele mai noi, mai perfecte. Si nu deaceea ca sursa veche era pe sfirsite.
Soarele a luminat si a incalzit omul tot timpul: si totusi odata oamenii au preluat focul si au inceput sa arda lemnul.
Apoi lemnul i-a lasat locul carbunelui de pamint. Rezervele de lemn se credeau infinite, insa masinile cu abur cereau ,,hrana mai calorica".
Dar si aceasta a fost doar o etapa. In curind, carbunele a lasat locul la piata energetica petrolului.
Si astazi cele mai populare resurse de energie sint petrolul si gazul natural. Dar pentru fiecare metru cub de gaz sau tona de petrol e nevoie sa mergem tot mai departe spre nord si est, sa ne adincim tot mai mult. Evident, ca gazul si petrolul cu fiecare an, ne vor costa tot mai scump.
Schimbul? Trbuieste un nou lider al energeticii mondiale. El, fara indoieli, va fi resursele nucleare.
Rezervele de uraniu, daca ar fi sa le comparam cu rezervele de carbune, parca nu sint asa de mari. Dar intr-o unitate de masa el contine energie de un milion de ori mai multa decit carbunele.
In goana dupa exces de energie omul tot mai mult se scufunda in lumea fenomenelor naturale si negindindu-se la consecintele acestei infiltrari.
Dar timpurile se schimba. Astazi, la inceputul secolului XXI, incepe o noua etapa in energetica paminteasca. O energetica construita astfel incit omul nu-si taie creanga de sub picioare, el are grija de protectia biosferei care e deja afectata.
In viitor, paralel cu dezvoltarea intensiva a energeticii va deveni in drepturi si linia extensiva: se vor utiliza surse energetice de o putere mai mica, insa cu un randament mult mai inalt, ecologice si comode in minuire.
Un exemplu elocvent este startul rapid al energeticii electrochimice, care mai tirziu, probabil, o va implini cea solara.
Energetica foarte repede acumuleaza si asimileaza cele mai noi idei, inventii, realizari ale stiintei. E clar: energetica e legata de tot, totul se trage la energetica, depinde de ea.
Deaceea energochimia, energia hidrogenica, centralele enrgetice cosmice, energia, continuta in antisubstanta, cuarci, ,,gauri negre", vid - acestea sint doar unele jaloane, trasaturi, bucati ale acelui scenariu, care se scrie sub ochii nostri si care poate fi numit Ziua de Miine a Energeticii.
Complicat, presurat cu spini este drumul energetic al omenirii. Dar noi credem, ca sintem pe drumul spre Era Belsugului Energetic si ca toate greutatile si barierele vor fi trecute cu succes.
Povestirea despre energie nu are sfirsit, nu au numar formele de folosire alternativa a ei cu conditia, ca vom elabora noi metode efective si economice. Nu e asa de important, care este parerea voastra despre necesitatile energeticii, despre sursele de energie, calitatea ei, si pret. Noi trebuie sa fim de acord cu aceea ce a spus un intelept, numele caruia nu este cunoscut: ,,Nu exista solutii simple, exista doar alegeri rationale".
Literatura:
4. Materiale de pe INTERNET.
PLANUL REFERATULUI.
Planul referatului.
Introducere.
Ce este energia?
Energia Soarelui.
Energia eoliana.
Energia riurilor.
Energia Oceanului Planetar.
Energia Pamintului.
Energia atomica.
10. Concluzie.
11. Literatura.
