Download pdf - Lucrare+Codrut+Serb+Energetica v Finala1.1

7/31/2019 Lucrare+Codrut+Serb+Energetica v Finala1.1

1/73

Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea Energetica

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA DE ENERGETIC

SPECIALIZAREA: INGINERIE ECONOMIC

PROIECT DE DIPLOM

Cresterea utilizarii surselor de energie regenerabila,in special energia solara, pentru alimentareaconsumatorilor casnici

Conductor de proiect: Absolvent:Prof. univ. dr. ing. Gheorghe Militaru Codrut Serb

2010

Serb Codrut 1


2/73


CAPITOLUL I _____________________________________ 3

RESURSELE DE ENERGIE MONDIALE NCONTEXTUL GLOBALIZRII ______________________ 3

1.1. SURSE DE ENERGIE LA NIVEL GLOBAL: LIMITE I PERSPECTIVE ...........3CAPITOLUL III __________________________________ 27

Serb Codrut 2


3/73


CAPITOLUL IRESURSELE DE ENERGIE MONDIALE N CONTEXTUL

GLOBALIZRII

1.1. SURSE DE ENERGIE LA NIVEL GLOBAL: LIMITE I PERSPECTIVE

Omenirea se confrunt cu o serie de probleme i presiuni, a cror soluionare cere

atenie, gndire i aciuni concrete, la scar naional i internaional.

Globalizarea reprezint procesul prin care distana geografic devine un factor tot mai

puin important n stabilirea i dezvoltarea relaiilor transfrontaliere de natur economic,

politic i socio-cultural. Reelele de relaii i dependenele dobndesc un potenial tot mai

mare de a deveni internaionale i mondiale.1

Abordarea global n domeniul economico social a fost iniiat de CLUBUL DE LA

ROMA, organism apolitic fondat n anul 1968, pentru care problematica mondial a devenit o

preocupare emblematic. Au fost publicate o serie de rapoarte:

- Limitele creterii- 1972

- Omenirea la rspntie-1974

- Restructurarea ordinii internaionale 1976

- Hran pentru 6 miliarde 1983

- Revoluia desculilor 1985

- Prima revoluie global 1992, lucrare conceput de doi mari economiti

Alexander King i Bertrand Schneider. Acest raport arat procesul dezvoltrii

globale i enumer msurile de politic economico-social ce se impun pentru

asigurarea perspectivei globale a lumii.

Problemele omenirii sunt aspecte fundamentale ale vieii, fr soluionarea crora nu

sunt posibile progresul i bunstarea tuturor popoarelor.

Istoria civilizaiei umane evideniaz faptul c problemele omenirii nainte de a fi

rezolvate trebuie s fie descoperite, localizate n timp i spaiu, corect formulate cu ajutorul

tiinei i integrate ntr-o strategie realist de dezvoltare.

Dintre problemele urgente i permanente ale omenirii se pot enumera:

- sprijinirea dezvoltrii continue a tiinei i punerea cuceririlor ei n slujba

mbuntirii vieii oamenilor;

- degradarea mediului natural;

- creterea rapid a populaiei;

1 Ioan Bari Globalizarea i problemele globale, Editura Economica , Bucureti , 2005 , pag. 18

Serb Codrut 3


4/73


- criza alimentar i subdezvoltarea;

- imensele cheltuieli militare;

- asimilarea oceanului planetar i a consumului pentru progresul i bunstarea

popoarelor;

- inflaia i crizele financiar monetare i economice;- extinderea necontrolat a urbanizrii;

- tranziia la economia de pia a fostelor ri comuniste;

- energia i materiile prime.

Globalizarea acestor probleme pentru omenire se bazeaz pe unicitatea economiei

mondiale i este legat de faptul c apar, ntr-o anumit msur, n aproape toate rile, conin

elemente tehnice, social-economice, politice i ecologice comune, se afl ntr-o interaciune

permanent i tot mai puternic, determinnd programarea n lan a efectelor i necesitndeforturi conjugate pentru rezolvarea lor.1

n contextul dezvoltrii durabile, o caracteristic a secolului XXI, resursele energetice i

materiale, se nscriu ca fiind o problem esenial. Avnd un caracter complex i

multidimensional-tehnologic, economic-social, politic, ecologic, prin natura, caracterul i

implicaiile ei, problema resurselor naturale se dovedete a fi o problem global.

Dimensiunea global a problemei resurselor naturale, cu deosebire energetice, este dat

de amploarea fr precedent a solicitrii acestor resurse concomitent cu faptul c a devenit tot

mai evident caracterul limitat i spectrul epuizrii lor i c s-a amplificat gradul de

interdependen a rilor privind valorificarea acestor resurse, aprnd noi i complexe

probleme cu privire la necesitatea asigurrii accesului tuturor rilor la resurse, n vederea

susinerii dezvoltrii economice.1

Importana energiei rezid n rolul de factor de progres, fiind element fundamental al

securitii economice i reprezint o premiz pentru securitatea internaional.

Problema energiei este strns legat de cea a materiilor prime: pe de o parte, pentru c

producerea energiei depinde de existena n cantiti ndestultoare a unor resurse specifice

(combustibili fosili-petrol, gaze naturale, crbune; sau minerali-uraniu, plutoniu), iar pe de alt

parte, deoarece pentru extragerea i obinerea n stare pur a minereurilor este necesar energie.

1.2. RESURSE ENERGETICE

1 Ibidem ,pag . 191 Ibidem , pag . 187

Serb Codrut 4


5/73


Sursele energetice ocup un loc central n avuia naional, constituind att condiiile

materiale, ct i fora motrice necesar pentru dezvoltarea produciei bunurilor materiale i a

serviciilor.

Sursele clasice sunt considerate resursele energetice epuizabile: crbunele, petrolul, gazele

naturale, isturile bituminoase, nisipurile asfaltice i minereurile radioactive. Resurseleenergetice clasice oferite de Terra sunt limitate, consumul lor reclam o mai judicioas folosire

pe plan naional i

mondial.

Combustibilii sunt materiale, n general de origine organic, care ard cu vitez mic n

contact cu oxigenul din aer, cu formare de dioxid de carbon i ap (sau numai ap n cazul

hidrogenului) i dezvoltare de cldur. Combustibilii sunt clasificai dup starea de agregare n condiii naturale de

temperatur i presiune, dup provenien, mod de preparare, destinaie.Combustibilii solizi naturali includ: crbunii (antracit, huil, lignit- cu o putere caloric

variabil de la 8000 Kcal/kg pentru antracit pn la 3000 Kcal/kg pentru lignit), turba (crbune

tnr), lemnul, paiele, tizicul (dejecii animale i vegetale).

Combustibilii lichizi naturali i artificiali sunt n general, produsele petroliere propriu-

zise, folosite n diferite scopuri, rezultate din prelucrarea ieiului (uor, mediu, greu, extra greu,

isturi bituminoase), care includ: benzinele din distilarea atmosferic, de la cracarea termic i

catalitic, de la reformare catalitic, combustibili diesel (motorine i fracii mai grele),

combustibili distilai, reziduali (pcur).

Combustibilii gazoi naturali din diferite hidrocarburi ncepnd cu metanul singur sau

mpreun cu omologi superiori ( etan, propan, butani, etc.) cu o putere caloric ntre 5 i 13500

Kcal/mc.

Combustibilii gazoi artificiali cuprind biogazul (metan), acetilen, hidrogen, eten,

gazele rezultate din nclzirea la temperaturi ridicate a crbunilor n operaiile de gazificare,

cocsificare. Gazele lichefiate rezult, n special, de la prelucrarea ieiului i cuprind propan i

butani, sau amestecul lor.

Combustibilii nucleari sunt materiale care conin n compoziia lor materiale fisionabile.

Energia nuclear reprezint energia care se obine prin procesul de fisiune a nucleelor de uraniu

235 (izotop radioactiv). Fisiunea are loc cnd neutronii termici (cu energia cinetic foarte

mic) interacioneaz cu nucleele de uraniu. Energia obinut prin fisiune elibereaz

la un gram de U235 o cantitate de energie echivalent cu 2500 kg crbune (200 mil. Kcal/gram

U235 .

Serb Codrut 5


6/73


1.3. REZERVE MONDIALE DE COMBUSTIBILI CLASICI

Rezervele de crbune au fost evaluate ntre 10.000 i 11.000 mld.tone, din care 1000

mld.tone sunt rezerve certe (75% crbune superior i 25% crbune inferior).1

Din totalul rezervelor mondiale, peste 75% sunt deinute de 6 ri: SUA-25%, Federaia

Rus-16%, China-12%, Australia-9%, India8%, Germania-7%.

Din punct de vedere comercial, trei dintre rile bogate n crbune sunt cele mai mari

exportatoare totaliznd 60% din comerul internaional cu crbune: Australia, SUA i Africa de

Sud.

rile n care se folosete pe scar larg crbunele sunt: Africa de Sud, China i Polonia.

Grafic nr. 1

Rezervele de crbune la sfritul anului 2009

6%

7%

8%

9%

12%

16%

25%

17%

AFRICA DE SUD

GERMANIA

INDIA

AUSTRALIA

CHINA

RUSIA

SUA

RESTUL LUMII

Sursa. World Energy Concil, Survey of Energy Resurces 2009

n Romnia, producia de crbune la nivelul anului 2000 a fost de 41,8 mil.tone. Zonele

carbonifere cele mai importante ale Romniei sunt: bazinul Banatului (Anina, Doman, Secul,

Ponor, Baia Nou, Bigr i Cosla), bazinul Petroani (Aninoasa, Petrila, Lonea, Livezeni, Dlja,

Brbteni, Cmpul lui Neag), bazinul Motru-Jiu-Rovinari, bazinul Vlcea.

Rezervele mondiale de petrol sunt evaluate la 360 mld.tone, din care certe 137 mld.tone.

O parte important dintre acestea se regsesc la adncimi foarte mari n platformele submarine

1 Ibidem, pag. 195

Serb Codrut 6


7/73


polare i subpolare (Alaska, Siberia Occidental), n regiunile ecuatoriale (Golful Mexic,

Guineea i Amazonia) sau tropicale (Sahara). Rezervele estimate asigur consumul populaiei

Terrei pe o perioad de 3o-4o de ani.

Reducerea consumurilor, economisirea materiilor prime, perfecionarea tehnicii viitoare

de prelucrare, pot asigura prelungirea rolului petrolului ca surs energetic i materie prim.Repartiia geografic a rezervelor de petrol, relev locul deinut de rile din Orientul

Mijlociu (Arabia Saudit, Kuweit, Iran, Emiratele Arabe Unite, Irak), America de Nord,

America Latin, crora le revine peste 8o% din rezervele certe. Europa, n general srac n

petrol, dispune de zcminte submarine n Marea Nordului (Norvegia, Danemarca, Marea

Britanie). n Romnia s-au descoperit zcminte n Subcarpai i Podiul Moldovei, arealul-

subcarpatic dintre Valea Buzului i Valea Dmboviei, zonele Cmpiei Romne, Cmpia de

Vest, depresiunea Trgu Secuiesc, platforma continental a Mrii Negre.Rezervele mondiale de gaze naturale sunt apreciate la 146 mld. mc. Cele mai mari

rezerve se gsesc n CSI (peste 35% din volumul total al rezervelor sigure), restul n Orientul

Mijlociu (Qatar, Iran, Arabia Saudit, Kuweit, Irak), Golful Mexic, SUA, Canada, Europa

(Olanda, Norvegia, Marea Britanie, Romnia, Germania).

Grafic nr. 2

Repartiia regional a rezervelor de petrol la sfritul anului 2000

64%7%

6%

8%

8%

7%

ORIENTUL MIJLOCIU

EUROPA

ASIA

AMERICA DE SUD

AMERICA DE NORD

AFRICA

Sursa: World Energy Council, Survey of Energy Resources2009

Gazele naturale sunt prezente n Romnia n trei zone din Podiul Transilvaniei: nordic

(Smtel, Bogata, Oarga, Puini); central (Deleni, Basna, Cetatea de Balt, Copa Mic);sudic (Ilimbav, Rui, Dealul Frumos). Producia de gaze a Romniei a fost de 18100 mil.mc.

Serb Codrut 7


8/73


U.S.Geological Survey a publicat n anul 2009 o estimare a cantitilor convenionale de petrol

i gaze naturale, care pot fi adugate rezervelor n urmtorii 3o de ani (1995-2025). Estimrile

arat c sunt cantiti nsemnate de petrol neexploatate n Orinetul Mijlociu, zonele offshore ale

Americii de Sud (Surinam) i Africii (Congo), n Groenlanda (nord-est), n Marea Caspic.

Cantiti importante de gaze naturale neexploatate sunt estimate a fi prezente n OrientulMijlociu, bazinul Siberiei de Vest, Marea Barents, Marea Kara, Marea Norvegiei.

Grafic nr. 3

Rezerve apreciate de gaze naturale n 2009

37%

6%

4%1%11%

7%

34%

EUROPA

AMERICA DE NORD

AMERICA LATINA

OCEANIA

ASIA

AFRICA

ORIENTUL MIJLOCIU

Sursa: World Energy Council, Survey of Energy Resources, 2009

Serb Codrut 8


9/73


1.4. SURSE ALTERNATIVE DE ENERGIE

La consumul de energie, rezervele disponibile de petrol i gaze naturale vor scdea

considerabil n secolul XXI, dup toate previziunile acestea epuizndu-se. Arderea petrolului,

gazelor naturale, a crbunelui pentru obinerea energiei folosit n transporturi, n industria

manufacturier, energia folosit la nclzirea cldirilor i producia de energie electric, este un

factor de poluare a mediului nconjurtor prin producerea unor mari cantiti de bioxid de

carbon, aceasta determinnd serioase probleme de mediu la nivelul Terrei.

Toate acestea, epuizarea resurselor, efectele de mediu (unele ireversibile), precum i

creterea cererii de energie a rilor industrializate face tot mai necesar preocuparea pentru

cutarea, identificarea i valorificarea resurselor de energie alternativ.

Energia nuclear este una din cele mai folosite surse de energie datorit rentabilitiiacceptabile i a nivelului tehnic realizat la aceast or. Energia nuclear poate fi produs n

dou moduri: prin fisiune i prin fuziune.

Prin fisiune sunt folosii atomi grei cum ar fi Uraniul, care se dezintegreaz i genereaz

o mare cantitate de energie. ns reacia este instabil i se produce o mare cantitate de radiaii.

Reziduurile rmase n urma reaciilor sunt radioactive, nocive i trebuie depozitate n condiii

speciale.

Prin fuziune se folosesc atomi uori cum ar fi Hidrogenul. Sunt folosii izotopiihidrogenului, Deuteriul i Tritiul. Prin unirea atomilor se elibereaz o mare cantitate de energie,

ns i aceast reacie este foarte instabil. Avantajul este faptul c hidrogenul este prezent n

cantiti mari, nu este poluant, este reciclabil i poate fi stocat.

Energia nuclear este o form de energie numai aparent curat. n realitate, orice

accident la o asemenea central poate duce la rspndirea n zone extrem de ntinse de substane

radioactive, iar n situaii extreme se pot produce explozii nucleare. O problem major pentru

generaiile viitoare, fr o soluie real acum, este gestionarea deeurilor radioactive extrem depericuloase. n Europa, cel mai mare productor de energie nuclear este Frana, care asigur

70% din consumul propriu. ri precum Germania i Belgia vor s renune la obinerea energiei

din aceast surs. Perspectivele construirii de noi centrale nuclearo-electrice sunt sumbre la

nivelul mondial datorit costurilor foarte mari, temerilor populaiei n urma incidentelor de la

Cernobl i Three Mile Island. n SUA, costurile per kilowatt de putere instalat au crescut de 4

ori n termeni reali pentru centralele construite recent, n comparaie cu o central de acelai tip

terminat n 1971. n plus, timpul de construire s-a dublat, randamentul centralelor rmnnd

mediocru. Din 1978 nu s-au mai fcut comenzi pentru reactori nucleari n SUA, iar l3 comenzi

Serb Codrut 9


10/73


fcute ntre 1975 i 1978 au fost anulate sau amnate la infinit. n Japonia i Suedia au aprut

noi tehnologii care ar putea face ca energia nuclear s devin o opiune acceptabil pentru

populaie. n Japonia a fost realizat un mic reactor experimental denumit reactor reproductor,

pentru c i produce singur combustibilul. Acest experiment va fi urmat de alte trei reactoare

experimentale mai puternice, culminnd ntre 2010-2030 cu punerea n circuitul comercial aunei centrale de 1500 MW. n Suedia a fost realizat un reactor cu siguran intrinsec, care

poate rezista la cutremure, inundaii, explozii, practic la orice dezastru.

Energia solar reprezint o surs inepuizabil de energie din punct de vedere al

utilizrii sale de ctre om. Energia solar poate fi exploatat de oricine i orict, fiind totodat

cea mai puin poluant dintre toate sursele de energie cunoscute. Aceast energie a fost la

dispoziia omenirii nc de la nceputurile ei, dar nu a putut fi utilizat datorit dificultilor de

natur tehnic. n prezent sunt utilizate panouri solare pentru captarea energiei solare, nsconversia energiei razelor solare n cldur sau electricitate se face cu o pierdere de 80-90%,

acestea neputnd fi captate dect n timpul zilei i astfel energia trebuie s fie stocat pentru a

putea fi furnizat i pe timpul nopii i n zilele nnorate, ceea ce face destul de dificil utilizarea

acestei energii, fcnd-o n acelai timp i destul de scump.

Dei energia solar este practic disponibil pe ntreaga suprafa a globului, ea este

repartizat inegal, n scdere de la Ecuator spre poli, variabil n funcie de anotimp,

nebulozitate intermitent, cu alternane zi/noapte. Se impune captarea luminii solare de pe mari

ntinderi i transformarea acesteia n energie electric folosind celule solare numite celule

fotovoltaice (sistem fotovoltaic). Astfel, s-a calculat c dac Sahara ar fi acoperit cu un sistem

de oglinzi capabile s capteze radiaia solar, ar produce energia necesar ntregului glob.

Specialitii de la Boeing-NASA au conceput pentru viitor un proiect de captare a

energiei solare n spaiul extraterestru i transmisia acesteia pe Pmnt cu ajutorul

microundelor. Aceast imens oglind ar avea o suprafa de 100 kilometri ptrai, ar oferi o

putere de 10000 MW i ar emite permanent datorit amplasrii ei n spaiul extraterestru,

captarea energiei solare nefiind mpiedicat de factori atmosferici, de ciclul zi/noapte, etc.

Energia solar nu produce zgomot, nici fum sau reziduuri, procesul helioterm fiind

practic scutit de uzur i nu necesit nici un fel de ntreinere.

Energia eolian este una dintre primele forme de energie utilizate de omenire. Printre

primii utilizatori se numr egiptenii, care au captat energia vntului pentru a naviga de-a

lungul Nilului (sec.IV dH), persanii pentru prima moar de vnt n sec.VII.

Morile de vnt au fost perfecionate de ctre europeni ncepnd cu sec.XII, acestea fiind

utilizate i pentru producerea energiei mecanice (ex. pomparea apei).

Serb Codrut 10


11/73


Acum energia eolian este considerat o surs alternativ i este valorificat prin

folosirea morilor de vnt moderne, care au palete mai uoare i mai puternice. n SUA, n state

precum California, New Hamphire, Oregon i Montana, pot funciona simultan cteva sute de

mori de vnt numite ferme de vnt n zone deschise cu vnturi constante.

Noile tehnologii au mbuntit performana i eficiena morilor de vnt, energia eolianfiind o surs promitoare, curat, ieftin i abundent de energie pentru viitor. n urma studiilor

realizate, a rezultat c vntul poate furniza de trei ori mau mult energie dect crbunele folosit

azi n lume i ar produce de tot attea ori mai mult energie dect fora tuturor apelor de pe

suprafaa pmntului. Prima instalaie eolian de tip industrial a nceput s produc energie n

statul New Hamphire / SUA n 1981, iar prima instalaie eolian de uz comercial a fost

construit la Livingstone n statul Montana n 1982. Astzi, turbinele eoliene pot genera 250-

300 KW.Un obstacol major n dezvoltarea energiei eoliene este gsirea unor terenuri

corespunztoare, precum i a condiiilor de vnt specifice. Pentru multe din zonele continentale,

vnturile sunt mai puternice n timpul iernii i al primverii i mai slabe ca intensitate n timpul

verii i toamnei. Energia vntului este o surs intermitent de energie, aceasta variind n timpul

zilei, anotimpurilor i chiar de la un an la altul. n zonele n care sunt instalate turbinele eoliene,

acestea funcioneaz n medie 25-35% din capacitatea total, fa de instalaiile care genereaz

energie prin arderea crbunelui, ce funcioneaz la 75-85% din capacitatea total.

Astzi n America de Nord, Europa i pri din Asia, turbinele eoliene sunt conectate la

sistemele energetice din zonele respective.

Printre rile care fac eforturi n vederea dezvoltrii, valorificrii eficiente i utilizrii

energiei eoliene, enumerm: SUA (n prezent producia de energie eolian depete 10% din

producia de energie electric); Canada; Europa : Danemarca, Gemania, Frana, Olanda, Italia,

Grecia, Marea Britanie i Spania.

Energia hidroelectric are perspective mari de utilizare pentru rile n dezvoltare,

unde potenialul hidraulic complex al rurilor nu este folosit la capacitate comparativ cu rile

economic dezvoltate, care folosesc aproape la maxim aceast resurs. Amenajrile hidrografice

i construciile energetice de obicei de mare anvergur, la realizarea crora statele fac investiii

costisitoare, i dovedesc eficiena prin: producerea energiei electrice la preuri competitive,

influena favorabil pe care o poate avea asupra produciei agricole, ct i influena benefic

asupra mediului ambiant.

Cnd i-a anunat intenia de a elabora un program naional pentru reducerea pn n

anul 2008 a emanaiilor de CO2 din SUA la nivelul celor din 1990, Bill Clinton se bizuia mult

pe aplicarea unor tehnologii i pe sursele de energie alternative, n special hidroenergia. Din

Serb Codrut 11


12/73


toate sursele de energie regenerabile, aceasta a fost cel mai mult folosit, dei n ultima vreme

punerea n aplicare a unor programe hidroenergetice din ri n dezvoltare a fost temporizat din

motive financiare i sociale sau ecologice. Numai o mic parte din potenialul hidroenergetic

din rile n dezvoltare este utilizat: 5% n Africa, 8% n America Latin, 9% n Asia, China a

captat cam 10% din potenialul su exploatabil de 378 GW, cel mai mare din lume.nc din 1966, la Rance n Frana, funcioneaz o central mareomotric, care folosete

energia mareelor. Japonia ncearc folosirea valurilor cu ajutorul unor dispozitive plutitoare.

Utilizarea resurselor de ap termal sau a aburilor de ap i dovedete eficiena pentru

producerea energiei electrice i utilizarea ca agent termic n ri precum Italia, Japonia, Islanda,

SUA.

La ora actual se fac studii pentru folosirea energiei termice a oceanelor. Astfel, este

captat apa cald dintr-o zon superioar i cu ajutorul amoniacului se antreneaz o turbin ndeplasarea sa spre o zon cu ap rece. O astfel de central poate furniza o putere de 200 MW.

Exist surse disponibile n cantiti enorme pentru producerea petrolului sintetic.

Condiiile tehnice pot fi asigurate, dar folosirea lor nu este nc rentabil. Cele mai importante

surse sunt crbunele, isturile petroliere i nisipurile gudronice.

Specialitii sun unanimi n a recunoate c, n pofida eforturilor ce se fac n direcia

surselor alternative, la acest moment nu pot aduce modificri notabile n poziia actual a

surselor de energie clasic.

Cererea mondial de energie va crete potrivit Bncii Mondiale, ntr-un ritm mediu

anual de 2,1% pn n 2009, urmnd s ating 15.800 milioane tone echivalent crbune la

sfritul anului 2010.1 Consumul de energie este influenat de constrngerile financiare i

ecologice pentru limita inferioar, iar cea superioar de dinamica progresului economic i

demografic din regiunile mai slab dezvoltate ale lumii. n acest context, cea mai accelerat

dinamic a cererii (3,6%) este atribuit rilor n dezvoltare, care asigur 53% din sporul total al

consumului n perioada 1995-2009. Ponderea acestor ri crete de la 25,5% n 1990 la circa

35% n 2009, iar ponderea rilor industrializate n balana consumului de energie primar se

micoreaz de la 49,8% n 1989 la 43% n 2009 (tabel l).

Tabel nr. 1

Evoluia consumului mondial de energie n perioada 1970-2009 (n lei)

1970 1990 1995 20091 Ibidem, pag. 200

Serb Codrut 12


13/73


iei 46,0 38,9 36,6 33,3Gaze naturale 17,2 20,5 21,9 24,6Crbuni 30,4 28,5 28,2 28,5

Electricitate primar 6,4 12,1 12,7 13,6TOTAL 100 100 100 100

Sursa. Banca Mondial i Comisia Economic a ONU pentru Europa, 2009

Rezolvarea problemei energiei i materiilor prime vitale pentru viitorul omenirii nu este

de conceput fr o cooperare internaional n adevratul sens al cuvntului

UNIUNEA EUROPEAN I SURSE DE ENERGIE REGENERATIVEObiectivele majore ale politicii Uniunii Europene n domeniul energiei sunt: sigurana

alimentrii cu energie; sisteme de energie competitive; protecia mediului.

Creterea dependenei Uniunii Europene de sursele externe de energie, combaterea

schimbrilor climatice i liberalizarea pieelor de energie au accentuat importana siguranei

alimentrii cu energie, aa cum se reflect i n

Cartea Verde Spre o strategie european pentru sigurana n alimentare cu energie. Acest

document consider c sursele regenerabile de energie pot contribui semnificativ la creterearesurselor interne de energie i definete sursele noi i regenerabile de energie drept o prioritate

politic. Utilizarea surselor regenerabile rspunde astfel att limitrii dependenei Europei de

sursele de energie externe, ct i respectrii obligaiilor de mediu asumate prin Protocolul de la

Kyoto, ratificat la 5 martie 2006 de ctre Uniunea European.

Programul de aciuni Energie inteligent pentru Europa promoveaz n perioada 2007-

2006, implementarea strategiei din Cartea Verde. n cadrul acestui program, un loc distinct l

are programul ALTENER, cu un buget propus de 86 milioane Euro, ce urmrete dezvoltareautilizrii surselor regenerabile.

nc din decembrie 1997, Cartea Alb pentru o Strategie Comunitar i un Plan de

Aciune Energie pentru viitor: sursele regenerabile a definit strategia n domeniu, i a lansat

Campania de demarare a investiiilor.

Obiectivul strategic propus de Cartea Alb este dublarea pn n 2010 a contribuiei

surselor de energie n totalul consumului de energie din rile Uniunii Europene, i anume de la

6% la 12%. (tabel 2).

Serb Codrut 13


14/73


Tabel nr. 2 Valori de referin pentru energie

electric din surse regenerabile

ara / Anul Anul 2008SRE (TWh)

Anul 2009SRE (%)

Anul 2010SRE (%)

Belgia 0,86 1,1 6,0

Danemarca 3,21 8,7 29,0Germania 24,91 4,5 12,5

Grecia 3,94 8,6 20,1

Spania 37,15 19,9 29,4

Frana 66,00 15,0 21,0

Irlanda 0,84 3,6 13,2

Italia 46,46 16,0 25,0

Luxemburg 0,14 2,1 5,7

Olanda 3,45 3,5 9,0

Austria 39,05 70,0 78,1

Portugalia 14,30 38,5 39,0

Finlanda 19,03 24,7 31,5

Suedia 72,03 49,1 60,0

Marea Britanie 7,04 1,7 10,0

UniuneaEuropean

338,41 13,9 22,0

Romnia 16,76 29,0 32,0Sursa. Mesagerul Energetic

Obiectivele Campaniei de demarare sunt realizarea n perioada 1999-2007 a: 1 milion

de sisteme fotovoltaice; 15 milioane m2 colectoare solare; 10.000 MW turbine eoliene; 10.000

MWt n instalaii de cogenerare cu biomasa; 1 milion de gospodrii nclzite cu biomas; 1000

MW instalaii cu biogaz; 5 milioane tone combustibili lichizi; 100 de comuniti alimentate

100% din surse regenerabile.1

Alturi de atingerea pn n anul 2010 a cotei de 12% privind contribuia surselor

regenerabile la totalul consumului energetic, un alt obiectiv al Directivei este creterea

contribuiei surselor regenerabile de la 14% la 22% din consumul brut de energie electric, de

asemenea pn n anul 2010

rile Uniunii Europene urmresc s ocupe poziii de vrf n lume la energia solar,

eolian i geotermic. Conform datelor statistice, poziia de pornire este relativ modest. Pe

1 Cristian Tntreanu Politica Uniunii Europene privind sursele regenerabile de energie , MesagerulEnergetic

Serb Codrut 14


15/73


ansamblul surselor regenerative, ntre 1973 i 2000 a avut loc o cretere de la 4 la 6 procente.

Dintre acestea, partea cea mai mare de 55% revine biomasei, urmat de energia hidraulic cu

36% i de geotermie cu 7%. n ciuda faptului c cea mai mare cretere s-a nregistrat n ultimele

decenii la energia solar i la cea eolian, ele nu formeaz mpreun dect 2% din acest

ansamblu.Distribuia pe ri la obinerea curentului din resurse regenerative nepoluante este ct se

poate de diferit n cadrul Uniunii. n ceea ce privete acionarea generatoarelor cu puterea

vntului, Germania este de la distan campion european avnd o putere instalat de 9000 MW.

Un salt spectaculos a fcut Spania care s-a plasat n scurt timp pe locul doi. Poziia a treia este

ocupat de Danemarca. Pn n anul 2010 Bruxelles-ul calculeaz pentru ntreaga Uniune

European o putere instalat de energie eolian de 85.000 MW.

Pe Coasta Andaluz se afl cea mai mare central termic solar din lume. Cu un sistemde sute de oglinzi asamblate, energia soarelui este focalizat ntr-un receptor din ceramic, unde

aerul este nclzit la 1000C. Puterea instalat a centralei solare este de circa 9 MW. n ciuda

acestei staii model, potenialul obinerii de curent cu lumina soarelui este nc redus n

Peninsula Iberic. Exist totui proiecte : n apropiere de Granada vor fi construite dou staii

convenionale cu oglinzi parabolice, fiecare cu o putere de 50 MW, iar lng Sevilla va fi

montat o central energetic solar cu o putere de 13 MW.

Temperaturi de peste 1000

C se gsesc i la 40 KM sub scoara pmntului . Dar nu estenevoie s se foreze att de adnc. Geologii germani au descoperit chiar i la 5 km adncime n

roca din grabenul de pe cursul superior al Rinului, temperaturi de 250C. Suficient pentru a

construi pn n anul 2006 o central de 6 MW. Regiunea de la grania dintre Germania i

Frana are un potenial enorm de nclzire i constituie locul de desfurare al unui proiect

european. Principiul este urmtorul : este pompat ap n adnc, unde, n contact cu roca

fierbinte, se nclzete. Apa cald este absorbit printr-un sistem de pompe i este folosit

pentru acionarea unei turbine, n scopul obinerii de curent. n domeniul geotermiei, poziia de

vrf n Europa o au Suedia, Germania i Austria. Specialitii din Danemarca au conceput un

prototip al unei instalaii pentru obinerea curentului din energia valurilor mrii i hul.

Exploatarea acestei forme de energie se afl n faz incipient.

Serb Codrut 15


16/73


CAPITOLUL II

SURSE REGENERABILE DE ENERGIE OBIECTIVE

ECONOMICE I DE PIA

Energiile regenerabile constituie o surs aproape nelimitat de energie dac se iau n

considerare necesitile de energie ale omenirii n comparaie cu energia primit de la soare. Ele

sunt n cea mai mare parte naionale sau locale i prin urmare, sigure. Prin surse regenerabile se

neleg, de regul:

- energia hidro

- energia eolian

- energia solar- biomasa

- energia geotermal, resurse care au nceput deja s aib anumite ponderi n balanele

de energie primar.

Alturi de acestea, n literatura de specialitate pot fi ntlnite referiri la energia valurilor,

energia mareelor, etc.

Sursele regenerabile (numite n urm cu civa ani i surse noi de energie) reprezint

de fapt cele mai vechi surse de energie utilizate. nc din comuna primitiv oamenii senclzeau i i preparau hrana arznd lemne (deci utiliznd biomasa) i i uscau lucrurile la

soare (utiliznd energia solar). Morile de ap (utilizate curent n trecut i pe meleagurile

noastre) reprezint un exemplu clasic de utilizare a energiei hidro. Marile descoperiri geografice

au fost fcute utilizndu-se corbiile cu pnze, respectiv energia eolian. n fapt, pn la

sfritul secolului XVIII (cnd a nceput prima revoluie industrial) dezvoltarea societii

umane s-a fcut pe baza surselor regenerabile de energie.

i n prezent, n zonele mai puin dezvoltate (i nu doar n Africa), traiul oamenilor se

bazeaz pe utilizarea surselor regenerabile, utilizndu-se tehnologii arhaice. n particular,

aceast situaie este valabil i pentru o parte relativ important din populaia Romniei din

mediul rural i din zone relativ izolate.

n accepiunea actual ns, folosirea surselor regenerabile de energie se face utilizndu-

se cele mai moderne tehnologii. n ultimii zeci de ani, fonduri foarte importante de cercetare-

dezvoltare au fost dedicate elaborrii i implementrii unor astfel de tehnologii.

Problema este c energiile regenerabile nu sunt, n general, competitive n raport cu

sursele de energie convenionale i c ele nu le pot nlocui fr s beneficieze de subvenii

serioase.

Serb Codrut 16


17/73


Acest lucru a fcut ca la summitul de la Johanesburg din 2006 unii vorbitori din ri n

dezvoltare s declare c utilizarea surselor regenerabile de energie reprezint un lux al rilor

bogate.

Pe de alt parte, ri dezvoltate, care nu dispun de resurse interne de combustibili fosili

(n primul rnd Uniunea European), vd n sursele regenerabile ansa reducerii dependenei deimporturi i de cretere a securitii energetice.

2.1. INTRAREA PE PIA A SURSELOR REGENERABILE

Energia hidro este cea care a penetrat cel mai rapid balanele energetice. Hidrocentraleleasigur producerea a 19% (2650 TWh/an) din energia electric la nivel mondial.

Potenialul tehnic amenajabil este de circa l4400 TWh/an i se consider c peste 8000

TWh/an pot fi produi n condiii economice. Puterea electric instalat n hidrocentrale este de

circa 692 GW i ali 110 GW sunt n construcie.

O situaie pe zone geografice privind capacitatea instalat (n MW) i producia de

energie electric n hidrocentrale n anul 2006 este prezentat n tabelul 3.

Centralele hidroelectrice au cele mai reduse costuri de operare i cea mai mare durat devia n comparaie cu alte tipuri de centrale electrice. Exist o experien de peste un secol n

realizarea i exploatarea lor, ceea ce face ca ele s ating niveluri de performan tehnic i

economic foarte ridicate.

Energia hidro nu mai este demult o promisiune, ci o certitudine pentru toate rile lumii

dezvoltate sau n dezvoltare.

Serb Codrut 17


18/73


Tabel nr. 3

Hidrocentrale: putere instalat i energie electric produs n anul 2006

ZONA CAPACITATEINSTALAT (MW)

ENERGIA ELECTRICPRODUS (GWh)

AFRICA din care:

- Egipt- Congo- Mozambic

20 170

2 8102 4402 180

73 159

11 4505 35011 548

America de Nord din care:- SUA- Canada- Mexic

160 11379 51166 9549 390

711 225319 484341 31232 005

America de Sud din care:- Brazilia- Venezuela- Argentina

106 27757 51713 165

8 981

496 016285 60360 60021 598

Asia, din care:- China- Japonia- India- Turcia

174 07665 00027 22922 08310 810

567 501204 30084 50082 23734 678

Europa, din care:- Federaia Rus- Norvegia- Frana- Romnia

214 36844 00027 52825 3355 795

735 655160 500121 82477 50017 857

Orientul Mijlociu 4 185 8 434Australia Oceania 13 231 41 918TOTAL MONDIAL 692 420 2 633 908

Sursa: World Energy Council: Survey of energy sources 2008

Energia solar poate fi utilizat direct pentru producerea de electricitate (utiliznd

celule fotovoltaice) sau cldur (cu colectoare solare). Faptul c energia solar este disponibil

practic pretutindeni constituie argumentul de baz n favoarea sa. Se estimeaz c radiaia

solar care ajunge pe pmnt reprezint o energie echivalent de l9.000 miliarde tone echivalent

petrol. Necesarul mondial de energie se ridic la circa 9 miliarde tone echivalent petrol/an, ceea

ce nseamn c valorificarea unui procent infim (0,05%) ar putea acoperi necesarul total de

energie. Exist ns i numeroase inconveniente, cele mai importante fiind urmtoarele:

- costul instalaiilor de valorificare este relativ ridicat i poate bloca realizarea

aplicaiilor mai ales n zone srace; chiar n rile dezvoltate sunt necesare subvenii

pe diferite ci. Se nregistreaz o anumit tendin de scdere a preurilor, dar este

necesar s fie nregistrate progrese semnificative n acest sens;

Serb Codrut 18


19/73


- energia solar are un caracter intermitent; alternana zi/noapte, timp nsorit-timp

nnorat introduce complicaii tehnice n livrarea energiei atunci cnd este nevoie.

Sunt necesare instalaii de acumulare care mresc mult costurile;

- din punct de vedere geografic exist diferene mari ntre zonele care dispun de

energie solar i zonele de consum.Obinerea electricitii cu celule fotovoltaice nu a depit nc, n cele mai multe ri ale

lumii faza de instalaii demonstrative i nu exist date statistice globale privind puterea instalat

i energia produs n astfel de capaciti, n tabelul nr. 4 se prezint puterea instalat n instalaii

fotovoltaice la sfritul anului 2008, n rile cele mai avansate n aceast direcie.

Tabel nr.4

Puterea instalat n instalaiile fotovoltaice la sfritul anului 2006ARA PUTERE INSTALAT (MW)

Japonia 205,3SUA 117,3Germania 69,5India 44,0Australia 25,3Italia 18,5Elveia 13,4Mexic 12,9

Olanda 9,2Spania 9,1Frana 9,1

Sursa: World Energy Council: Survey of Energy Resources 2007

anse comerciale mai favorabile sunt deinute de instalaii de producere a apei calde.

Este adevrat c aceste instalaii produc, de regul, energie termic la parametri cobori (ap

cald), dar necesarul este foarte ridicat, n special n sectorul casnic. Locuine sau diferite cldiri

civile dotate cu colectoare solare au intrat n cotidian n diferite ri dezvoltate.

ntr-o situaie mai bun se gsete energia eolian. n ultimii ani au fost realizate

progrese tehnologice remarcabile, dar n prezent electricitatea produs pe aceast filier nu este

nc n totalitate competitiv din punct de vedere economic. rile Uniunii Europene care i-au

propus, din raiuni politice, promovarea energiei eoliene utilizeaz diferite mecanisme de

susinere. n aceast categorie intr:

- subvenii directe;

Serb Codrut 19


20/73


- obligarea consumatorilor s achiziioneze o anumit cantitate de energie electric

produs n instalaii eoliene indiferent de pre;

- obligarea consumatorilor s achiziioneze o anumit cantitate de energie electric

produs n instalaii eoliene la un pre minim garantat.

Modul n care se aplic aceste politici variaz de la ar la ar.O situaie a capacitilor instalate n instalaii eoliene i a produciei de electricitate n

anul 2008 este prezentat n tabelul nr.5.

Tabel nr. 5

Energie eolian: capaciti instalate i energie electric produs n2006

ZONA Capacitate instalat(MW) Energie electricprodus (GWh)Africa 18 31America de Nord, din care:- SUA

2 4292 251

4 7714 488

America de Sud 57 110Asia, din care:- India

1 4371 081

2 7601 900

Europa, din care:- Germania- Danemarca

- Spania

9 3254 4451 771

1 539

17 1767 4003 029

3 750Orientul Mijlociu 19 34Australia - Oceania 48 72TOTAL MONDIAL 13 333 29 954

Sursa: World Energy Council: Survey of Energy Resources 2007

Se remarc faptul c la sfritul anului 2006Germania, Danemarca, Spania, SUA i

India deineau n total 11.087 MW din totalul mondial de 13.333 MW.

Specialitii apreciaz c perspectivele energiei eoliene sunt favorabile, inclusiv pe

termen scurt i mediu. Gradul de utilizare a energiilor regenerabile a crescut mult n ultimii ani,

beneficiind n mai multe ri de sprijin direct din partea guvernelor.

Uniunea European consider valorificarea surselor regenerabile de energie drept

obiectiv major al strategiei sale energetice pe termen lung i a stabilit limite cantitative pentru

fiecare ar n parte i pentru organizaie n ansamblu. Trebuie ns recunoscut c n prezent

energia regenerabil nu este pe deplin competitiv cu energia clasic. Ptrunderea sa pe pia se

realizeaz nu pe baze strict comerciale, ci prin susineri guvernamentale sau prin alte

mecanisme suport.

Serb Codrut 20


21/73


Astfel de susineri sunt necesare pentru a asigura viitorul acestor surse. Intensitatea lor

depinde ns esenial de condiiile locale i se au aici n vedere nu doar condiiile naturale,

respectiv disponibilitatea surselor regenerabile de energie, ci i condiiile economice.

2.2. SURSELE REGENERABILE PE PIAA ENERGIEI DIN

ROMNIA

Valorificarea la scar larg a surselor regenerabile i ptrunderea lor pe pia trebuie s

fie sprijinit prin msuri de politic energetic i n consecin se subordoneaz strategiei

energetice generale la nivel naional sau regional.

Guvernul Romniei a aprobat Strategia naional pe termen mediu (2005 2009) prin

Hotrre de Guvern i a adoptat msuri pentru realizarea acesteia. Obiectivul principal al

strategiei l constituie crearea unor piee eficiente de energie a cror dezvoltare s fie realizat

n mod durabil, cu respectarea standardelor UE privind utilizarea eficient a energiei i

proteciei mediului.

Avnd n vedere situaia real a sectorului energetic, susinerea important a surselor

regenerabile n vederea ptrunderii lor pe pia nu figureaz printre obiectivele derivate n

intervalul de timp luat n considerare ( cu excepia realizrii de centrale hidroelectrice de mare

capacitate). Folosirea surselor regenerabile apare ns explicit drept o decizie privind

dezvoltarea sistemului energetic pe termen lung. Mai multe msuri au fost deja luate pentru

implementarea acestei decizii.

Documentul de poziie la capitolul 14 Energie prezentat de Guvern la negocierile de

aderare cu UE prevede c n ceea ce privete utilizarea surselor regenerabile de energie,

respectiv biomas, microhidro, energie geotermal, solar i eolian, Romnia i propune s

dezvolte o serie de proiecte de implementare a acestor surse alternative de energie.

Un rol important l are (i l va avea) Hotrre de Guvern privind promovarea produciei

de energie electric din surse regenerabile de energie (HG 443/2007).

Este posibil ca partizanii surselor regenerabile s nu fie pe deplin mulumii de aceste

msuri i s se fi ateptat la un sprijin mai ferm. La analiza obiectivelor economice i de pia

ale folosirii surselor regenerabile n Romnia trebuie s se in seama de civa factori eseniali,

printre care:

- situaia resurselor de energie primar la nivel naional i n perspectiv;- potenialul energetic al SRE;

Serb Codrut 21


22/73


- necesitatea alinierii la strategia i politicile energetice ale UE;

- competitivitatea energiei regenerabile pe pia;

- capacitatea de susinere a SRE de ctre societatea romneasc.

Romnia dispune de importante tipuri de resurse regenerabile cum rezult i din tabelul

nr.6.Reconsiderarea rolului energiilor regenerabile, obiectiv de baz al politicilor energetice

la nivel mondial, trebuie luat n considerare ca o opiune important a sectorului de producere

romnesc .

Tabel nr.6

Surse de energie regenerabile

Surse de energieregenerabile

Potenialulenergetic anual

Echivalenteconomic energie

(mii tep)

Aplicaie

Energie solar:- termic- fotovoltaic

60 x 106 GJ1200 GWh

1433,0103,2

termicelectricitate

Energie eolian 23000 GWh 1978,0 electricitateEnergie hidrodin care 10 MW

40000 GWh6000 GWh

516,0 electricitate

Biomasa 318 x 106 GJ 7597,0 termic, electricitateEnergia geotermal 7 x 106 GJ 167,0 termic

Sursa: Energetica nr.5/2009

Puterea instalat n echipamente de producere a energiei electrice care folosesc fora

vntului, a nregistrat un salt de 37% atingnd 24 800 MW la sfritul anului 2009. Energia

eolian este sursa de energie cu cea mai nalt rat de cretere pe plan mondial. Creterile

anuale de putere instalat n ferme eoliene se apropie n prezent de creterile de putere instalat

n centralele hidroelectrice, la nivel global, i sunt de mai bine de 4 ori mai mari dect puterile

instalate suplimentar n centrale nucleare n anul 2009.1

Producia de energie cu ajutorul celulelor fotovoltaice care transform lumina soarelui nelectricitate, a depit, la scar global 300 MW n anul 2009, conform unui sondaj, realizat n

rndul ntreprinderilor productoare.

Creterea cu 36% din anul 2009, face ca n aceti ani producia s nregistreze mereu

sporuri de peste 30%.

Puterea instalat de 1140 MW, existent astzi n lume, depete cu puin capacitatea

celei mai mari centrale electrice pe crbune i reprezint mai puin de 1% din puterea total

produs pe glob. Dac ritmul actual de cretere se menine, actualele celule fotovoltaice vor

1Energetica, nr. 4, pag. 214

Serb Codrut 22


23/73


putea deveni o surs de electricitate la nivel global, n urmtoarele 3 decenii. Energia produs

cu bateriile solare, care se instaleaz n rile industrializate, acoper un gol din consumul

urban, ajutnd la evitarea cderilor de reea n perioadele consumului de vrf, electricitatea

utilizndu-se chiar acolo unde se produce, eliminnd astfel pierderile din reeaua de transport.O

nevoie mai mare de a introduce sisteme fotovoltaice conectate la reea apare n rile ndezvoltare, unde peste 1,7 miliarde de oameni triesc fr acces la electricitate.

Capacitatea Romniei de a sprijini financiar ptrunderea surselor regenerabile de energie

(n particular a energiei solare i eoliene) este limitat. Partizanii acestui sprijin invoc frecvent

cazul Germaniei. Literatura de specialitate arat ns c n Germania energiile regenerabile i

cogenerarea sunt sprijinite de guvern n mod direct cu 2,5 miliarde euro pe an i alte 5 miliarde

de euro sunt obinute de la consumatori pe diferite ci. Preul mediu al electricitii pentru

sectorul casnic n Germania este de 15,2 USD/MWh, ceea ce transpus n lei ar nsemna circa5000 lei/kWh. Este greu de conceput ca cetenii Romniei, n calitate de contribuabili sau de

consumatori de electricitate, s achite astfel de sume.

Eficiena de utilizare a energiei n Romnia n toate sectoarele de consum final (casnic,

transporturi, industrie). nainte de a promova sursele regenerabile, rile UE au realizat, nc din

anii 70, programe importante de eficien. Analizele efectuate au artat c pierderile de

cldur ale cldirilor din Romnia sunt de circa patru ori mai mari dect cele ale cldirilor din

UE. Programele de introducere a surselor regenerabile ar trebui astfel i n Romnia s fie

precedate de programe de cretere a eficienei energetice. Efectele locale (asupra

consumatorilor) i cele generale (asupra balanei energetice naionale etc.) ar fi extrem de

importante i ar avea un grad de certitudine mai ridicat. De asemenea, costurile implicate ar fi

mai reduse la acelai efect util. n ultimele dou decenii s-au dezvoltat programe de cercetare-

dezvoltare, care au acoperit practic toat gama de surse regenerabile. Aceste programe au fost

motivate, pe de o parte, de resursele naturale favorabile i, pe de alt parte, de competena ridicat

a specialitilor care au dobndit o experien valoroas n acest domeniu.

Dup 1990 cercetarea romneasc a reuit s se racordeze la proiectele europene, prin

participarea la programele: JOULE-PECA, ALTENER etc. O component principal a fost

dedicat aplicaiilor locale, n special din domeniul rural, n strns legtur cu conservarea

mediului nconjurtor.

S-au dezvoltat mai ales proiecte demonstrative cu efect direct pentru contientizarea

potenialilor utilizatori i pentru diseminarea informaiei.

Serb Codrut 23


24/73


2.3. STRATEGIA PROMOVRII SURSELOR REGENERABILE

DE ENERGIE

Directiva european 2005/77/EC privind Promovarea energiei electrice produs din

surse regenerabile, pe piaa unic de energie are ca obiectiv creterea contribuiei SRE de la14% la 22% din consumul brut de energie electric n Uniunea European, pn n anul 2010.

Justificarea cea mai important pentru decizia politic de a sprijini dezvoltarea SRE este

contribuia lor la securitatea alimentrii cu energie electric a rilor Uniunii Europene.

Directiva impune statelor membre o serie de msuri de ncurajare a produciei de energie

electric din SRE i crearea de faciliti pentru agenii economici ce valorific astfel de surse.

Printre principalele prevederi ale Directivei, se numr:

- stabilirea unei cote-int pentru fiecare ar reprezentnd consumul de energieelectric produs din regenerabile, raportat la totalul consumului brut;

- introducerea unor scheme financiare de suport.

Intrarea n vigoare Hotrrea de Guvern 443 din 10 aprilie 2007 privind promovarea

produciei de energie electric din surse regenerabile de energie, care a transpus directiva

european i a deschis calea pentru formarea cadrului de susinere legislativ i financiar.

Energetica noastr pare la prima vedere avantajat de ponderea mare ce o are energia

electric produs n centralele hidro mari, dar o analiz mai atent arat c dezvoltarea SRE nu

mai poate fi susinut numai n acest fel. Chiar i cota int de 30% prevzut n HG 443 pentru

anul 2010, o cot modest avnd n vedere c astzi ea este de circa 28%, nu va fi atins fr o

implementare imediat a unor msuri de sprijin.

Pornind de la datele din Foaia de parcurs din domeniul energetic HG 890/2007, n

2010, energia electric produs din centralele hidro mari, inclusiv cea produs n centralele nou

instalate, va asigura cel mult 26% din consumul naional brut de electricitate.

Diferena de 4% rmne n sarcina adevratelor surse regenerabile: amenajri hidro de

mic putere, energia eolian, energia solar, bioenergia (n primul rnd biomasa).

Aceast diferen reprezint circa 2,9 TWh, care tradus n putere instalat nseamn

circa 750 MW instalai funcionnd n amenajri hidro mai mici de 10 MW, centrale eoliene,

grupuri cu cogenerare folosind biomasa.

De ce totui se simte uneori o reinere pentru promovarea SRE? Diversificarea

resurselor energetice i valorificarea unor materii prime

naionale i aproape gratuite este totdeauna binevenit. O cot de 4-5% pentru energia electric

din SRE, mai scump cu circa 50-60% fa de tarifele de astzi, nu are un impact mai mare de

Serb Codrut 24


25/73


cteva procente asupra acestor tarife, ca s nu mai aducem n discuie i s deschidem cutia

Pandorei a internalizrii externalitilor.

Efectul benefic asupra investiiilor strine i dezvoltrii industriei naionale nu este de

asemenea de neglijat.

n plus, pentru Romnia SRE pot avea un rol important n electrificarea celor 90 000gospodrii rurale neelectrificate.

n acest context i cutnd rspuns la ntrebri ca cele formulate la nceput, comitetul

tehnic Politici energetice i producerea energiei al IRE, prin grupa de lucru cogenerarea i

utilizarea surselor regenerabile de energie, inclusiv a CHE a organizat, n ziua de 9 octombrie

2007, masa rotund Strategia promovrii surselor regenerabile de energie.

Actualitatea mesei rotunde a constat i n faptul c ea a avut loc n perioada elaborrii de

ctre Ministerul Economiei i Comerului a Strategiei de valorificare a surselor regenerabile deenergie, aprobat apoi prin HG 1535/2007. Strategia prevede o dezvoltare curajoas a SRE i

confirm anvergura puterii instalate i a investiiilor necesare.

Diversitatea subiectelor discutate prin lucrrile prezentate a demonstrat complexitatea

tematicii.

Dezbaterile legate de strategia SRE n ara noastr au inut capul de afi, mai ales n

contextul situaiei celorlalte ri n curs de aderare sau candidate la Uniunea European.

Cotele int stabilite n aceste ri, sunt date n tabelul nr. 7, cu meniunea c valorile

privind cele 10 ri care au aderat la U.E, au fost confirmate i negociate n procesul de aderare.

Un subiect amplu discutat a fost tipul mecanismului financiar care ar trebui adoptat n

ara noastr pentru sprijinul SRE.

Tabel nr.7

Cote int stabilite de energie

Serb Codrut 25


26/73


Producia SRE n 2009Twh

Cota 2009 , % Cota 2010 , %

Cehia 2,36 3,8 8,0Cipru 0,002 0,05 6,0Estonia 0,02 0,2 5,1Letonia 2,76 42,4 49,3

Lituania 0,33 3,3 7,0Malta 0 0 0,5Polonia 2,35 0,6 7,5Slovacia 5,09 17,9 31,0Slovenia 3,66 29,9 33,6Ungaria 0,22 0,7 3,6TOTAL 10 16,79 5,4 11,1Bulgaria 2,6Romnia 15,5 28,7 30,0

Sursa: proiect SAFIRE-LP, 2009

O sintez a situaiei n rile n curs de aderare i cele candidate la UE, este dat ntabelul nr. 8 .

Tabelnr.8

Mecanismul financiar adoptat i tarife fixe

Mecanismul financiarfinanciar adoptat

Tarife fixe, euro ceni / kWhEolian Biomasa Hidro

mic putere

Cehia Tarif fix / Cotan viitor

8,5 9,4 7,9 9,3 4,9 6,1

Cipru Tarif fixEstonia Tarif fix 4,9 4,9 4,9Letonia Tarif fix 10,1 5,1 5,1 10,1

(max 2 MW)Lituania Tarif fix 7,5 6,9 6,9Malta Tarif fixPolonia Cot obligatorieSlovacia Tarif fix 3,0 3,5 3,0 3,5 3,0 3,5

SloveniaTarif fix 6,1 6,3 6,1 6,3 5,9 6,1

Ungaria Tarif fix 5,7 9,2 5,7 9,2 5,7 9,2Bulgaria Tarif fix 6,0 4,0

Sursa: proiect SAFIRE-LP, 2009

Faptul c doar n Romnia nu exist nc un mecanism de sprijin financiar, va fi corectat

foarte curnd, avnd n vedere eforturile Ministerului Economiei i Comerului i ale

autoritilor competente, printre care ANRE i ARCE.

Tariful fix este un mecanism simplu, cu efecte rapide. Sistemul cu cot obligatorie ofer,n perspectiva medie de timp, participarea pe piaa european a Certificatelor Verzi i n acest

Serb Codrut 26


27/73


fel finanarea investiiilor din surse externe. Pornind de la premisele oferite de strategia

guvernamental n domeniu, piaa Certificatelor Verzi n Romnia poate crete gradual pn la

circa 90 milioane euro n anul 2010. De asemenea, cota obligatorie controleaz mai bine

dezvoltarea aplicaiilor SRE i efortul financiar corespunztor

Romnia are un potenial bun al surselor regenerabile de energie. De asemenea, s-aacumulat o experien deosebit n cadrul activitilor de cercetare-dezvoltare n domeniu.

Prin proiecte demonstrative de succes se poate rectiga ncrederea n tehnologia

surselor regenerabile i se verific economicitatea acestora.

n acest scop, obiectivele concrete ale activitilor de cercetare-dezvoltare trebuie s

rspund urmtoarelor obiective de baz:

- depirea principalelor bariere n calea dezvoltrii surselor regenerabile de energie:

costuri, eficiena sistemelor i instituional;- alinierea la reglementrile i procedurile specifice UE n domeniu;

- integrarea sistemelor regenerabile n sistemele energetice naionale.

CAPITOLUL IIICONVERSIA ENERGIEI SOLARE N ENERGIE ELECTRIC

3.1 Energia solar

Serb Codrut 27


28/73


Este energia radiant produs n Soare ca rezultat al reaciilor de fuziune nuclear. Ea

este transmis pe Pmnt prin spaiu n cuante de energie numite fotoni, care interacioneaz cu

atmosfera i suprafaa Pmntului. Intensitatea radiaiei solare la marginea exterioar a

atmosferei, cnd Pmntul se afl la distana medie de Soare, este numit constant solar, a

crei valoare este de 1,37*106 ergs/sec/cm2

sau aproximativ 2 cal/min/cm2

. Cu toate acestea,intensitatea nu este constant; ea variaz cu aproximativ 0,2 procente n 30 de ani. Intensitatea

energiei solare la suprafaa Pmntului este mai mic dect constanta solar, datorit absorbiei

i difraciei energiei solare, cnd fotonii interacioneaz cu atmosfera.

Aceasta poate fi folosit ca s genereze energie electric sau s nclzeasc aerul din

interiorul unor cldiri. Dei energia solar este rennoibil i uor de produs, problema

principal este c soarele nu ofer energie constant n nici un loc de pe Pmnt. n plus,

datorit rotaiei Pmntului n jurul axei sale, i deci a alternanei zi-noapte, lumina solar nu

poate fi folosit la generarea electricitii dect pentru un timp limitat n fiecare zi. O alt

limitare a folosirii acestui tip de energie o reprezint existena zilelor noroase, cnd potenialul

de captare al energiei solare scade sensibil datorit ecranrii Soarelui, limitnd aplicaiile

acestei forme de energie rennoibil.

Nu exist nici un dezavantaj deoarece instalaiile solare aduc beneficii din toate punctele

de vedere.

Practic, energia solara poate fi folosita s:

- genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice)

- genereze electricitate prin centrale electrice termale

- genereze electricitate prin turnuri solare

- ncalzeasca blocuri, direct

- ncalzeasca blocuri, prin pompe de caldur

- ncalzeasca blocuri, prin cuptoare solare

1. Utilizari directe n industrie i agricultur

- cuptoare solare

Serb Codrut 28


29/73


- uscatorii solare

- ncalzitoare solare

- distilerii solare

- desalinizarea apei de mare

2. Utilizari indirecte n industrie i agricultur

- transformarea n energie mecanic

- transformarea n energie electric

3. Utilizari casnice

- climatizare de iarna i var

- apa calda menajer

- frigidere solare

- sobe de gtit solare

4. Utilizari cosmice

Intensitatea energiei solare n orice punct de pe Pmnt depinde ntr-un mod complicat,

dar previzibil, de ziua anului, de or, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de

energie solar care poate fi absorbit depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.

Absorbia natural a energiei solare are loc n atmosfer, n oceane i n plante.Interaciunea dintre energia solar, oceane i atmosfer, de exemplu, produce vnt, care de

secole a fost folosit pentru morile de vnt. Utilizrile moderne ale energiei eoliene presupun

maini puternice, uoare, cu design aerodinamic, rezistene la orice condiii meteo, care ataate

la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei reele de

distribuie local sau regional.

Aproximativ 30% din energia solar care ajunge la marginea atmosferei este consumat

n circuitul hidrologic, care produce ploi i energia potenial a apei din izvoarele de munte i

ruri. Puterea produs de aceste ape curgtoare cnd trec prin turbinele moderne este numit

Serb Codrut 29


30/73


energie hidroelectric. Prin procesul de fotosintez, energia solar contribuie la creterea

biomasei, care poate fi folosit drept combustibil incluznd lemnul i combustibilele fosile ce s-

au format din plantele de mult disprute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot fi, de

asemenea, extrase din biomas.

De asemenea, oceanele reprezint o form natural de absorbie a energiei. Ca rezultat al

absorbiei energiei solare n oceane i cureni oceanici, temperatura variaz cu cteva grade. n

anumite locuri, aceste variaii verticale se apropie de 20C pe o distan de cteva sute de metri.

Cnd mase mari de ap au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevd c un circuit

de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatur mai mare

i transfernd o cantitate mai mic de energie celei cu temperatur mai mic. Diferena ntre

aceste dou energii calorice se manifest ca energie mecanic, putnd fi legat la un generator

pentru a produce electricitate.

Captarea direct a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari,

care sunt proiectate s capteze energia, uneori prin focalizarea direct a razelor solare. Energia,

odat captat, este folosit n procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. n procesele

termice, energia solar este folosit pentru a nclzi un gaz sau un lichid, care apoi este

nmagazinat sau distribuit. n procesele fotovoltaice, energia solar este transformat direct n

energie electric, fr a folosi dispozitive mecanice intermediare. n procesele fotoelectrice,sunt folosite oglinzile sau lentilele care capteaz razele solare ntr-un receptor, unde cldura

solar este transferat ntr-un fluid care pune n funciune un sistem de conversie a energiei

electrice convenionale.

Exemple de dispozitive de captare a energiei solare:

Panourile solare

Serb Codrut 30


31/73


Panourile solare termice (cunoscute i sub denumirile de captatoare solare i colectoare

solare) sunt instalaii ce colecteaz energia continut n razele solare i o transform n energie

termic. Deoarece aproape ntreg spectrul radiaiei solare este utilizat pentru producerea de

energie termic, randamentul acestor panouri este mult mai ridicat. Din punct de vedere

funcional, componenta principal a panoului solar este elementul absorbant (absorber) caretransform energia razelor solare n energie termic i o cedeaz unui agent termic (ap,

antigel).

Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescut datorit

transferului de cldur. Energia transferat fluidului purttor este numit eficien colectoare

instantanee. Panourile solare au n general una sau mai multe straturi transparente pentru a

minimaliza pierderile de cldur i pentru a putea obine o eficien ct mai mare. n general,

sunt capabile s nclzeasc lichidul colector pn la 82C cu un randament cuprins ntre 40 i

80%.

Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru nclzirea apei i a locuinelor.

Acestea nlocuiesc acoperiurile locuinelor. n emisfera nordic, ele sunt orientate spre sud, n

timp ce n emisfera sudic sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate

panourile depinde de latitudinea la care se gsete instalaia respectiv. n general, pentru

dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt nclinate la un unghi egal cu latitudinea la care seadun sau se scad 15 i sunt orientate spre sud respectiv nord.

Captatoare de energie

Pentru aplicaii cum sunt aerul condiionat, centrale de energie i numeroase cereri de

cldur, panourile solare nu pot furniza fluide colectoare la temperaturi suficient de mari pentru

a fi eficiente. Ele pot fi folosite ca dispozitive de nclzire n prima faz, dup care temperatura

fluidului este apoi crescut prin mijloace convenionale de nclzire. Alternativ, pot fi folositecolectoare mai complexe i mai scumpe. Acestea sunt dispozitivele care reflect i focalizeaz

razele solare incidente ntr-o zon mic de captare. Ca rezultat al acestei concentrri,

intensitatea energiei solare este mrit i temperatura care poate fi atins poate ajunge la cteva

sute sau chiar cteva mi de grade Celsius. Aceast captatoare trebuie s se mite dup cum se

mic soarele, pentru a funciona eficient i dispozitivele utilizate se numesc heliostate.

3.2 Tehnologia de captare a energiei solare prin tuburi vidate

Serb Codrut 31


32/73


Ansamblul de tuburi solare vidate sunt elementul absorbant al ncalzitoarelor de

ap din instalaiile cu panouri solare. Aceste tuburi solare vidate sunt alctuite, la rndul

lor, din dou tuburi de diametre diferite fabricate din sticl brosilicat extrem de

rezistent, cu o nalt stabilitate chimica i rezistent la ocuri termice.

Tubul exterior este transparent i las razele solare s treaca cu o reflexie

minim. Tubul interior are ns suprafaa exterioar acoperit cu un strat selectiv (Al-

N/Al) cu caliti deosebite de absorie i reflexie minim. C

apetele celor dou tuburi sunt lipite prin topire iar aerul dintre ele este evacuat

atunci cnd aceste tuburi sunt expuse la temperaturi nalte. Depresiunea dintre cele dou

tuburi atinge valori mai mici de 5x10-3 pa, cu scopul eliminarii aproape total a pierderilor

prin convecie i conductibilitate. Acest lucru poate fi asigurat i conservat pe o perioad

de timp ct mai lung numai dac procesul de fabricaie este foarte bine pus la punct.

Aceast operaiune de vidare este pentru tuburile colectoare factor important prin

care se asigur performane funcionale ridicate.Pentru creterea performantelor tehnice

s-au dezvoltat variante noi mbuntite de colectoare cu tuburi vidate.

Astfel varianta de tuburi solare vidate clasice a fost imbunatatit cu varianta de

tuburi vidate cu heat pipe i varianta de tuburi vidate de tip " U ".

Serb Codrut 32


33/73


Principalul lor avantaj const n faptul c pot funciona n sisteme solare de ncalzire sub

presiune i pe toat durata anului calanderistic cu cheltuieli minime de expolatare i ntreinere.

Celule fotovoltaice

Sistemele fotovoltaice realizeaz conversia direct a energiei radiaiei solare n energie

electric, fr o poluare sonor i fra emisia unor gaze poluante n mediul ambiant. Sistemelefotovoltaice au fost folosite la nceput pentru a echipa sateliii, dup aceea pe scar mai larg la

Serb Codrut 33


34/73


echiparea ceasurilor electronice precum i a unor calculatoare. n ultimii 20 de ani sute de mii

de sisteme fotovoltaice au fost instalate n toat lumea. Ele sunt folosite n orase mici, precum i

n sate n care implementarea unui astfel de sistem este mai rentabil dect conectarea la reeaua

electric sau folosirea de baterii / minigeneratoare de curent. Astfel de sisteme au functionat

perioade lungi de timp n domenii ca pomparea apei, electrificarea unor localitai sau caseizolate, gestionarea unor rezerve de ap, aparate de taxat pentru parcri, telecomunicaii sau

protecie catodica. Totui, n ciuda succesului acestor sisteme n toat lumea piaa lor reprezint

numai un procent mic din ceea ce ar putea reprezenta piaa de sisteme independente. Existena

sistemelor fotovoltaice i rentabilitatea implementarii lor, att la nivel urban ct i rural nu este

cunoscut de potenialii utilizatori. Deasemenea, exist concepii gresite privind tehnologia

fotovoltaic, ca de exemplu ideea c sistemele fotovoltaice functioneaz numai n lumina solara

intens, tehnologia este prea sofisticat sau ideea c ar fi prea scump comparativ cu extindereareelei electrice.

Un panou solar fotovoltaic spre deosebire de un panou solar termic transform energia

luminoas din razele solare direct n energie electric. Componentele principale ale panoului

solar reprezint celulele solare.

Panourile solare se utilizeaz separat sau legate n baterii pentru alimentarea

consumatorilor independeni sau pentru generarea de curent electric ce se livreaz n reeauapublic.

Un panou solar este caracterizat prin parametrii si electrici cum ar fi tensiunea de mers

n gol sau curentul de scurtcircuit.

Pentru a ndeplini condiiile impuse de producerea de energie electric, celulele solare se

vor asambla n panouri solare utiliznd diverse materiale, ceea ce va asigura:

protecie transparent mpotriva radiaiilor i intemperiilor

legturi electrice robuste

protecia celulelor solare rigide de aciuni mecanice

protecia celulelor solare i a legturilor electrice de umiditate

asigurare unei rciri corespunztoare a celulelor solare

proteia mpotriva atingerii a elementelor componente conductoare de

electricitate

posibilitatea manipulrii i montrii uoare

Serb Codrut 34


35/73


Fenomenul generarii unui curent electric ntr-un circuit sub

aciunea luminii prin efect fotovoltaic a fost descoperit de fizicianul

francez Becquerel n anul 1839. Acesta a observat c, unul dintre

electrozii circuitului electric cufundat ntr-o soluie de electrolit

iluminat n circuit apare un curent electric. Ulterior Frenkel (1935),Landau(1936) i ali fizicieni au descoperit c, prin iluminarea unei

seciuni din suprafaa unui semiconductor, iar cealalt seciune din

suprafaa semiconductorului ramne neluminat, ntre capetele semiconductorului apare o

diferen de potenial. Acest fenomen a fost pus n eviden cu ajutorul unui semiconductor

prevazut cu doi electrozi metalici, conectai la un galvanometru.

Dac iluminm o regiune din suprafaa semiconductorului, iar cealalt regiune ramne

neluminat, acul indicator al galvanometrului va indica prezena unui curent electric n

semiconductor. Se cunoate c, lumina este alcatuit din particule, fotoni. Fiecare foton are o

anumit energie caracteristic nivelului energetic al nveliului electronic al atomului de unde

provin sau sunt emii.

Aceti fotonii sunt fotoni electronici termici:

- infraroii

- vizibili

- ultravioleti

La interaciunea fotonilor electronici cu substana-materia se produc urmatoarele

procese:

- un foton electronic poate fi absorbit de un electron situat pe o orbit energetic fundamentalinferioar din nveliul electronic al atomului, electronul va trece pe o orbit superioar, aici

electronul nu are o situaie stabil datorit fotonului i energiei absorbite, va reveni pe orbita

fundamental inferioar de unde a plecat iniial, emitnd fotonul i energia absorbit

- un foton electronic smulge un electron din nveliul electronic al atomului consumndu-i

complet energia, electronul eliberat se numete fotoelectron

- un foton electronic se ciocnete cu un electron din nveliul electronic al atomului pe care l

smulge din atom, cruia i transmite numai o parte din energia sa, fotonul este deviat de la

Serb Codrut 35


36/73


direcia sa iniial i are o frecven mai mic (E = hn) dect cea pe care a avut-o naintea

ciocnirii cu electronul, iar electronul smuls din nveliul electronic al atomului se numete

electron Compton.

Dac un astfel de foton intr n seciunea p a semiconductorului, el poate fi absorbit aici.

ntr-un corp solid atomii au o configuraie caracteristic fiecarui material. O configuraie care se

repet periodic n volumul materialului formeaz o reea cristalin. n nodurile reelei cristaline

se afl atomii, iar legturile dintre acetia sunt realizate cu ajutorul electronilor care au sarcin

electric negativ i graviteaz n jurul nucleelor incarcate pozitiv. Dac electronii se

deplaseaz liberi n reeaua cristalin, corpurile sunt bune conductoare de electricitate, iar dac

electronii nu se pot deplasa liberi n reeaua cristalin corpurile nu sunt bune conductoare de

electricitate.

Metalele sunt bune conductoare de electricitate, iar izolatorii nu sunt buni conductori de

electricitate. Semiconductorii se situeaz din punct de vedere al conductanei electrice ntre

metale i izolatori. Semiconductorii sunt buni conductori de electricitate n momentul n care

materialul comunic energie din exterior, iluminare sau nclzire.

Sub interaciunea energiei primite din exterior, electronii ies din starea n care se afl

iniial n reeaua cristalin i se deplaseaz liberi n reea. Energia de activare a electronilor este

produs prin iluminare sau nclzire.

n semiconductori exist dou tipuri de purttori de sarcini, electronii purttori de sarcini

negative i ioni pozitivi sau goluri purttori de sarcini pozitive. Un gol sau o sarcin pozitiv ia

natere n momentul n care unui electron ii s-a comunicat energia de activare i prsete

atomul care devine, ion pozitiv. Dac un cmp electric exterior oblig electronii s se deplaseze

ordonat, locurile rmase goale se deplaseaz n sens contrar micarii electronilor.

Semiconductorul n care numrul sarcinilor negative, electronii este egal cu numrul

sarcinilor pozitive, goluri se numete semiconductor intrinsec.

Odat cu comunicarea energie de activare, n material va crete numrul purttorilor de

sarcini negative i pozitive n mod egal, deoarece la smulgerea unui electron din legtura sa

atomic apare simultan i un gol, se genereaz o pereche electron-gol.n felul acesta crete

conductibilitatea electric a semiconductorilor.Conductibilitatea semiconductorilor crete foarte

mult cnd acetia conin impuriti.

Serb Codrut 36


37/73


Dac n reeaua cristalin a siliciului

care are patru electroni de valen,

introducem un atom de arsen care are cinci

electroni de valen. Unul din electronii de

valen ai arsenului este n plus fa denumrul de electroni de valen ai siliciului,

iar n raport de satisfacerea a legaturilor de valen siliciu-arsen, electronul n plus este slab

legat de atomul de arsen i devine liber.n acest caz atomul de arsen devine ion pozitiv.

Siliciul impurificat cu arsen (electroni) este un semiconductor de tip n, iar arsenul este o

impuritate care doneaz electroni. Dac n reeaua cristalin a siliciului care are patru electroni

de valen, introducem un atom de galiu care are trei electroni de valen, electronii de valen

ai galiului au n minus un electron fa de numrul de electroni de valen ai siliciului, iar n

raport de satisfacerea a legaturilor de valen siliciu-galiu, apare un gol legat de atomul de galiu.

Dac iluminm semiconductorul siliciu-galiu, un electron de valen din reea va completa

electronul lip, iar atomul de galiu devine ion negativ. Siliciul impurificat cu galiu (goluri) este

un semiconductor de tip p, iar galiu este o impuritate acceptoare de electroni.

Semiconductoare impurificate controlat sunt semiconductoare extrinseci.

Semiconductoarele de tip n care au un exces de sarcini negative, electronii se numesc purttoride sarcini majoritare. n aceste semiconductoare de tip n exist i purttori de sarcini pozitive

(goluri), dar n numr foarte mic se numesc purttori de sarcini minoritare. Prin iluminarea

semicondutoarelor de tip n le comunicm energia de activare care duce la apariia de perechi

electron-gol, dar fiindc n semicondutorul de tip n exist deja foarte muli electroni liberi,

numrul electronilor nou creai va fi foarte mic fa de numrul iniial de electroni.

Semiconductoarele de tip p care au un exces de sarcini pozitive (goluri) se numesc

purttori de sarcini majoritare. n aceste semiconductoare de tip p exist i purttori de sarcini

negative (electroni), dar n numr foarte mic ce se numesc purttori de sarcini minoritare. Prin

iluminarea semicondutoarelor de tip p le comunicam energia de activare care duce la apariia de

perechi electron-gol, dar fiinc n semicondutorul de tip p exist deja foarte multe goluri libere,

numrul electronilor nou creai va fi foarte mic fa de numrul iniial de goluri.

De aici, putem trage concluzia ca, prin iluminarea semiconductoarelor extrinseci se

afecteaza doar numrul purttorilor de sarcini minoritare, iar numrul purttorilor de sarcinimajoritare rmne aproape neschimbat.

Serb Codrut 37


38/73


n prezent, se utilizeaz semiconductori n care fenomenul conversiei fotovoltaice are

loc la contactul dintre doi semiconductori, unul de tip n i altul de tip p, adic o jonciune p-n.

Semiconductori de acest tip se pot realiza din doi semiconductori realizai din buci de

materiale diferite sau din acelai material. n ambele cazuri contactul lor se realizeaz mecanic.

n cazul utilizarii unor buci diferite de material pentru realizarea semiconductoarelor, deexemplu semiconductor din siliciu de tip n i semiconductor din germaniu de tip p, sau invers,

jonciunea dintre cei doi semiconductori se numete heterojonciune. n cadrul aceluiai

semiconductor putem realiza dou seciuni, una de tip n i cealalt de tip p. Astfel, n

semiconductoarele de siliciu n care avem dou seciuni interiore adiacente, una de tip n i alta

de tip p, jonciunea obinut se numete homojonciune. n cazul seciunii n a

semiconductorului se afl mai muli electroni (majoritari) i foarte putine goluri (minoritari), iar

n seciunea p se afl mai multe goluri (majoritari) i foarte putini electroni (minoritari).

Electronii majoritari din seciunea n sunt foarte inghesuii i tind s prseasca

seciunea n i s treac n seciunea p. Electronii liberi

n stare de inghesuial din seciunea n constrani s

stea ntr-un domeniu finit, trec n seciunea p n mod

liber, poart denumirea de difuzie.

Dac nu intervine nici o alt cauz dinexterior asupra acestei difuzii, ea continu pn ce

numrul de particule se egaleaz ntre cele dou

seciuni care reflect principiul de energie minim i sileste atomii din material s ocupe poziii

bine determinate n reeaua cristalin.

La deplasarea electronilor din seciunea n n p, n zona I rmn ionii pozitivi, golurile,

iar la deplasarea golurilor din seciunea p n regiunea n, n zona II rmn ionii negativi,

electronii.

O trecere ulterioar a electronilor din zona I n zona II va fi franat de prezena

sarcinilor negative, electroni care au aceeai sarcin electric, se resping reciproc. O trecere

ulterioar a golurilor din zona I n zona II va fi franata de prezena sarcinilor pozitive, goluri

care au aceeai sarcin electric, se resping reciproc.

Concentratiile de electroni i goluri nu vor putea s se uniformizeze n cele dou

seciuni n i p, ci se va stabili o situaie de echilibru pentru deplasarea electronilor i separat o

Serb Codrut 38


39/73


situaie de echilibru pentru deplasarea golurilor din aceai zon. n cazul acesta rezult, sarcini

pozitive +, necompensate n zona I i sarcini negative -, necompensate n zona II.

n prezena jonctiunii n-p i a fenomenului de difuzie s-au separat sarcinile pozitive de

cele negative din seciunile cu care ele se compensau iniial. Ca atare, va aparea un cmp

electric E intern i corespunztor o tensiune U intern n zonele I i II.

Pe ansamblul celor dou seciuni n i p, sarcina negativ se va echilibra sarcina pozitiv,

pe ansamblu semiconductorul i pastreaz neutralitatea electric. Aceasta a fost comportarea

unei jonciuni p-n n echilibru termic fr aciuni perturbatoare exterioare.

Dac supunem aceast structur echilibrat intern aciunii luminii va avea loc o

perturbaie extern. Dac lumina(fotonii) va cadea pe seciunea p a semiconductorului, esteabsorbit aici. Dac energia fotonilor este mai mare dect energia de activare, va genera perechi

electroni-goluri, iar dac energia fotonului este mic, el va trece prin semiconductor cedndu-i

energia parial sau total reelei cristaline care se va nclzi fr a putea ns produce perechi de

purttori.

Electronii i golurile nou create se mica liber n interiorul seciunii p prin fenomenul de

difuzie. Electronii ajung la jonciune unde vor fi atrai de sarcin pozitiv a zonei I i vor trece

jonciunea. Golurile vor fi respinse de zona I i sunt nevoite s ramana n seciunea p. Astfel

apare o separare a purttorilor de sarcin nou creai i prezena campului electric E intern la

jonciune, ca urmare n seciunea p apare o sarcin necompensabil pozitiv.

Dac fotonii vor cadea pe seciunea n a semiconductorului, ei sunt absorbii aici. Dac

energia fotonilor este mai mare dect energia de activare, va genera perechi electroni-goluri.

Electronii i golurile nou create se mica liber n interiorul seciunii p prin fenomenul de

difuzie. Golurile fiind n exces ajung la jonciune unde vor fi atrai de sarcin negativ a zoneiII i vor trece jonciunea. Electronii vor fi respinsi de zona I i sunt nevoii s rmn n

seciunea n, ca atare n aceast seciune n apare o sarcin necompensata negativ.

Deci, n urma interaciunii fotonilor cu semiconductorul, n interiorul acestuia apar

sarcini electrice pozitive n seciunea p i sarcini electrice negative n seciunea n i a unui cmp

electric E cu sensul opus cmpului E intern.

Dac numrul de fotoni este suficient cele dou cmpuri se anuleaz reciproc i nu maipoate exista cmpul intern care s separe purttorii de sarcin. Aceasta este condiia ce

Serb Codrut 39


40/73


determin tensiunea n gol a homojonciunii U interne. Dac inchidem circuitul pe o rezisten

de sarcin E prin acesta va trece un curent, deci se consum o energie electric ce reprezint o

fraciune din energia fotonilor incideni.

Fraciunea de energie a fotonilor incideni se numete randament n i caracterizeaz un

anumit tip de fotoconvertor.

Pn n prezent s-au realizat celule fotovoltaice cu un randament de aproximativ 11%.

O celula fotovoltaic din siliciu se compune dintr-o plcu de siliciu de tip n, pe care

se obine o seciune de tip p prin difuzia unei impuriti acceptoare, realizandu-se o jonciune p-

n, electrodul superior care n unele cazuri este acoperit cu un strat de protecie transparent i un

electrod inferior.

n prezent se utilizeaz baterii fotovoltaice confectionate din astfel de celule fotovoltaice

pentru conversia energiei solare n energie electric.

Satelitii i navele cosmice sunt echipate i

functioneaza cu ajutorul unor baterii fotovoltaice.

Funcionare

Sistemul fotovoltaic mai dispune i de alte

componete iar cele mai importante sunt acumulatorii i

invertoarele. Sistemele fotovoltaice pot fi descrise de dou categorii principale.

Sisteme independente (Stand-alone systems)

Aceste sisteme sunt utilizate n zone fr energie electric. n principiu energia produs

de panourile solare este stocat n baterii, iar de acolo este furnizat cu ajutorul unui invertor

(convertor curent continuu curent alternativ), utilizatorilor casnici la 220V.

Serb Codrut 40


41/73


Aceste sisteme sunt n general grupate pe aplicaii profesionale de telecomunicaii ,

sisteme de pompare, iluminat, etc sau pe aplicaii n mediul rural fr energie electric.

Sisteme conectate la reea (Grid-connected systems)

Aceste sisteme sunt utilizate n zone cu energie electric. n principiu energia produs

de panourile solare este livrat n reeaua national i n acelasi timp folosit pentru aplicaiilecasnice.

Serb Codrut 41


42/73


Aceste sisteme permit reducerea semnificativ a costurilor cu energia electric

consumat dar presupun o investiie iniial care se va amortiza n timp.

Modulule fotovoltaice sunt concepute special pentru consumuri mari de energie.

Panourile fotovoltaice au o durat mare de viat, de aproximativ 25 ani i pot fi folosite att

pentru sisteme conectate la sistemul naional energetic ct i pentru sisteme independente.

Componente sistem:

Panouri fotovoltaice: Un numr de panouri fotovoltaice conectate n serie sau

n paralel furniznd curent continuu prin transformarea radiaiei solare. Orientarea i unghiul de

nclinare al acestor panouri reprezint parametri importani ai sistemului, precum i aezarea

panourilor n zone fr umbr. Controller fotovoltaic: controleaz acumulatorii, i ncarc i descarc n

siguran

Invertor: un invertor de putere pentru a transforma curentul continuu de la

panouri n curent alternativ. Caracteristicile semnalului de ieire trebuie s fie n conformitate

cu tensiunea, frecvena i limitele reelei

Acumulatori: poate fi o singur baterie sau mai multe conectate mpreun.

Alegerea capacitii acumulatorii este o decizie foarte important deoarece acetia trebuie s

asigure furnizarea constant de electricitate

Consumatori: aparatele electrice din cldire alimentate la invertor sau la reea

Serb Codrut 42


43/73


3.3 Aplicaii ale celulelor fotovoltaice

Ceas de mn

Ceas de mn Citizen

Ceasurile produse de firma japonez Citizen sunt dotate cu o celul solar inclus n

cadr