vegis.ro%20
kurtmann.ro%20
bestkids.ro%20
vegis.ro%20
Constructii case ecologice

Obţinerea energiei din surse regenerabile

De articoleutile - marți februarie 19, 2019

Necesarul de energie al unei case se poate împărţi în:

  • energie termică, pentru încălzire şi prepararea apei menajere; vara este nevoie şi de o sursă de temperatură joasă pentru limitarea temperaturii;
  • energie electrică pentru electrocasnice şi pentru buna funcţionare a sistemului de captare şi utilizare a energiei termice.


Energia termică are două surse regenerabile principale: energia solară şi cea geotermală

Energia solară este cea mai abundentă şi mai uşor de captat şi utilizat. Prin dimensionarea corespunzătoare a instalaţiei se poate obţine întreaga cantitate de energie necesară încălzirii şi preparării apei menajere.

Totuşi, la dimensionarea instalaţiei de captare, stocare şi preparare a apei calde şi menajere trebuie avută în vedere şi o optimizare a costurilor. Dacă se doreşte asigurarea întregului necesar de energie termică doar din captatorii de energie solară, atunci instalaţia va trebui dimensionată astfel încât să poată să capteze o mare cantitate de energie şi iarna, când zilele sunt mai scurte, perioada de strălucire a soarelui mai mică şi temperatura aerului scăzută. Mijloacele de acumulare a energiei vor fi şi ele foarte mari în condiţiile în care ar trebui să asigure necesarul de energie pentru câteva zile fără aport de energie solară. Această supradimensionare va duce la creşterea nejustificată a costului instalaţiei.

O analiză comparativă a costurilor investiţionale, de funcţionare şi a combustibililor între un sistem care funcţionează numai cu energie solară, unul care funcţionează numai cu combustibili clasici sau cu electricitate şi unul mixt arată că pentru o perioadă de câţiva zeci de ani de utilizare, optimul înseamnă o instalaţie mixtă.

Instalaţia de captare a energiei solare va fi astfel dimensionată încât să facă faţă condiţiilor normale, adică zile cu temperaturi şi cu insolaţie normale, urmând ca în cazul excepţiilor, adică temperaturi deosebit de scăzute pentru perioade mai lungi, combinate cu cer acoperit, să fie disponibilă o sursă clasică de încălzire, eventual electrică. Costul energiei electrice este mare, dar având în vedere că va fi utilizată puţin timp, costul total ar fi mai mic decât al unui sistem de încălzire solară supradimensionat.

Există pe piaţă mulţi producători şi o ofertă bogată şi variată de panouri solare care captează căldura soarelui. Tehnologia este matură, captatoarele au randamente ridicate şi preţuri acceptabile. Foarte utile sunt captatoarele care, folosind un lichid special pot fi folosite şi în timpul iernii, neexistând pericolul de distrugere a lor prin îngheţarea lichidului-agent termic.

Energia este captată în orele cu insolaţie, când de obicei este obţinută în cantităţi mai mari decât necesarul. Ea este înmagazinată în rezervoare mari cu apă, şi utilizată apoi în restul timpului.

Apa caldă extrasă din aceste rezervoare poate fi încălzită la nevoie, aşa cum am arătat mai sus, prin mijloace convenţionale, de preferinţă electrice. Astfel de sisteme sunt foarte răspândite în ţari cu climă ceva mai caldă, în special la case de locuit. Investiţia nu este mare, rezultatele sunt foarte bune în cea mai mare parte a anului.

Energia geotermală poate fi a doua sursă de căldura. Sursa ei primară este miezul fierbinte al Pământului, de la care căldura ajunge prin conducţie înspre scoarţa terestră, într-un proces continuu. Astfel, temperatura Pământului la câţiva metri adâncime este constantă indiferent de variaţia temperaturii atmosferice18. Astfel:

  • la 1m temperatura solului variază între 5…15°C;
  • la 1,5…3m temperatura solului variază între 7…13°C;
  • la 4,5m temperatura solului variază între 8…12°C;
  • la 6…10m temperatura solului variază între 9…11°C;
  • la 10…18m temperatura solului variază cu mai puţin de 1°C în jurul valorii de 10°C;
  • la peste 18m temperatura solului este constantă, având valoarea de 10°C.

Acest tip de instalaţie este mai complex şi deci mai scump. Având în vedere temperatura relativ scazută a agentului termic care preia căldura din pământ (aprox. 8-12oC)19, ea va fi crescută cu ajutorul unei pompe de căldură. Aceasta este o instalaţie care transferă o cantitate de căldura de la o sursă cu temperatura mai mică, la una cu temperatura mai mare. Pentru a funcţiona, pompa de căldură consumă energie electrică, aceasta reprezentând aproximativ 20-30% din energia transferată. Investiţia iniţiala este foarte mare (6-30.000E, în funcţie de dimensiuni), la aceasta adăugându-se costul energiei electrice.

Agentul de răcire acţionează într-un sistem închis de conducte, ceea ce înseamnă că acesta nu are nici un fel de contact cu mediul înconjurător. Proprietatea agentului de răcire este că vaporizează la temperaturi scăzute de până la –40 ° C. Pentru a vaporiza, pompa de căldură are nevoie de o cantitate de energie, care este preluată din sursa de caldură care poate fi aer, pământ sau apa din panza freatică. Această cantitate de energie este preluată prin intermediul unui furtun colector de plastic tip PEM care poate fi îngropat în pământ, fixat pe fundul unui lac, sau în puţuri forate în pământ pentru a ajunge la pânza freatică, soluţia depinzând de amplasarea clădirii şi spaţiul pe care clientul îl are la dispoziţie.

Energia preluată din aer/sol/apă este transmisă agentului de răcire din vaporizator. Prin vaporizare agentul termic se transformă în gaz care este absorbit de compresor. Gazul este apoi comprimat, prin comprimare temperatura acestuia creşte la 70 – 100°C. Această căldură este preluată de agentul termic (apa din instalaţia termică) prin intermediul condensorului, folosindu-se apoi pentru încălzirea clădirilor sau pentru a produce apa caldă

Mai poate fi luată în considerare încă o sursă de energie primară regenerabilă pentru obţinerea energiei termice şi anume lemnul obţinut din aşa-numitele plantaţii energetice. Acestea sunt plantaţii de arbori cu ritm foarte mare de creştere. Astfel, o plantaţie de salcie energetică oferă o cantitate de 30-40 tone la hectar, anual. Desigur, arderea lemnului produce poluare, prin bioxidul de carbon degajat, dar în principiu acesta este reconvertit în lemn de către arborii din plantaţie, aşa încât pe ansamblu nu creşte gradul de poluare.

Energia electrică are şi ea două surse regenerabile principale: energia solară şi cea eoliană.

Ca şi în cazul energiei termice, printr-o dimensionare corespunzătoare a instalaţiei, este posibilă obţinerea doar din aceste surse a întregii cantităţi de energie electrică necesară unei locuinţe.

O astfel de dimensionare ar permite obţinerea cantităţii necesare de energie electrică chiar şi în condiţii climatice defavorabile (zile scurte de iarnă, cer acoperit) precum şi acumularea ei pentru perioadele în care nu obţinem producţie de energie (noaptea, zile fără vânt). Desigur, o instalaţie astfel dimensionată va produce în perioadele favorabile o cantitate mult mai mare de energie decât cea necesară, surplusul trebuind disipat sau livrat în reţeaua naţională, în condiţii nu tocmai favorabile din punct de vedere economic. Se poate spune şi în acest caz că se face o supradimensionare a instalaţiei, cu costuri nejustificat de mari şi nerecuperabile.

La fel ca în cazul energiei termice, şi în cazul energiei electrice, soluţia optimă este una mixtă. Se dimensionează instalaţia de producere şi stocare a energiei electrice pentru condiţii normale, urmând ca în puţinele zile în care cererea de energie electrică este mai mare decât cea furnizată şi stocată, ea să fie suplimentată prin utilizarea unui grup electrogen pe combustibil clasic. Chiar dacă combustibilul utilizat (hidrocarburi) este scump, utilizându-se pentru puţin timp, soluţia este mai eficientă decât utilizarea unui sistem pur regenerativ, supradimensionat.

Proiectarea unui sistem de obţinere a energiei electrice din surse regenerabile diferă mult în funcţie de condiţiile locale (zile însorite/înnorate, frecvenţa şi intensitatea vântului ) dar şi de tipul dorit, cu sau fără conectarea la reţeaua principală de energie electrică.

Datorită randamentului mult mai mic de transformare a energiei primare în energie electrică decât cel de transformare în energie termică şi a preţului mic al energiei electrice din sistemul naţional, recuperarea acestor investiţii se va face într-un termen foarte lung sau niciodată.

Articole similare