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

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

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

Potentialul geotermal total al Pamantului este de aproximativ 13 000 ZJ pe an (Z = 1 000 000 000 000 000), deci 13 000 000 000 000 000 000 J, din care aproximativ 2000 de ZJ ar putea fi utilizati pentru producerea energiei electrice cu ajutorul centralelor geotermale, in momentul de fata, cu tehnologiile si echipamentele existente, cunoscute. Potentialul geotermal al Pamantului s-a calculat ca este de 4000 de ori mai mare decat toata cantitatea de energie pe care este necesara sa o foloseasca omenirea de pe intreg globul. Aceasta, in conditiile in care necesarul energetic al intregului glob pe parcursul unui an nu depaseste 0,5 ZJ. Asadar, daca am ajunge sa utilizam doar 0.25% din acest potential natural existent oferit gratuit de Planeta Pamant pe care traim, nu ar mai fi deloc nevoie de carbune, plutoniu, petrol si gaz pentru producerea energiei electrice. Problema poluarii mediului, a incalzirii globale, a evitarii producerii catastrofelor nucleare din centralele atomo-electrice, a pastrarii unui climat sanatos pentru omenire, ar fi asigurat. Este interesant de remarcat ca 99% din cantitatea de materie existenta in interiorul Pamantului se gaseste la o temperatura de peste 1 000°C, iar 99% din restul de materie, de 1%, se gaseste la o temperatura de peste 100°C. Daca comparam cata materie din totalul existent pe si in pamant sunt potentiale furnizoare de energie, ne dam seama ca avem un rezervor energetic sub noi imens, care daca dorim si vrem, putem sa-l folosim. Pentru ca de stiut stim sa-l folosim. Totul depinde de o decizie inteleapta care ar schimba fata Pamantului, starea de sanatate a populatiei de pe intreg globul. Aceste temperaturi ale materiei din interiorul scoartei terestre asigura necesarul de energie cu care se poate asigura necesarul de caldura pentru un climat optim in toate spatiile inchise din toate cladirile din intreaga lume. Aceasta caracteristica a interiorului Pamantului ne sugereaza ca materia din interiorul Pamantului reprezinta o sursa regenerabila de energie care merita toata atentia si care trebuie exploatata intr-o masura cat mai mare. De ce sa nu preluam aceasta caldura gata pregatita de natura?

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

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

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