Consumul de energie

Consumul de energie

Dezvoltarea economiei nationale a impus cresterea considerabila a consumului de energie sub toate formele, conducand la solicitari importante ale surselor energetice primare si implicand eforturi pentru marirea contributiei tuturor formelor de energie. Procesele industriale reclama cel mai adesea cantitati mari de combustibil din care o parte, in multe cazuri importanta, se evacueaza sub forma de gaze de ardere (resurse energetice).

Resursele energetice reprezinta unul dintre suporturile dezvoltarii economico-sociale ale unei tari, volumul si structura activitatilor socio-economice fiind in corelatie directa cu disponibilitatea si volumul resurselor.

Prin securitatea resurselor energetice nationale se intelege gradul de acoperire a nivelului consumului de energie, in general, si a celui pentru producerea energiei electrice si termice, in special.

Pe plan intern a fost analizata evolutia fiecarui tip de resursa primara si s-au studiat posibilitatile de asigurare a necesarului pentru producerea energiei electrice si termice.

Declinul natural al resurselor indigene si, in consecinta, necesitatea apelarii tot mai mult la import, impune cunoasterea resurselor pe plan mondial, a modului de dispunere a acestora si a tendintelor structurii consumului, acestea fiind importante atat sub aspectul evolutiei posibile a preturilor, cat si al stabilirii eventualelor surse de import.

Utilizarea unei anumite resurse de energie primara reprezinta rezultanta imbinarii corespunzatoare a urmatoarelor patru aspecte:

- serviciile pe care fiecare tip de resursa le asigura;

- tehnologiile care vor fi capabile sa satisfaca mai bine aceste servicii;

- beneficiile aduse de servicii;

- riscurile pe care le implica utilizarea unei anumite resurse (ecologice, financiare etc.).

Spre deosebire de o mare parte din tarile Europei, Romania prezinta trei mari avantaje care ar putea sa-i permita elaborarea unei strategii a resurselor:

- dispune de resurse naturale importante;

- are capacitati de producere a energiei electrice si termice excedentare, lucru ce poate permite o optimizare a utilizarii resurselor pentru obtinerea unor costuri de productie minime in conditiile mentinerii unor capacitati corespunzatoare in stare de functionare;

are o pozitie geografica favorabila.

In Romania, din totalul resurselor consumate la nivelul economiei nationale circa 25 % sunt destinate producerii energiei electrice si 25 %, producerii energiei termice.

Pozitia geografica favorabila face posibila o diversificare a surselor de aprovizionare, element important in asigurarea stabilitatii si securitatii acoperirii deficitului de resurse

energetice indigene chiar si in conditiile unor situatii de criza (crize energetice, embargouri, conflicte armate etc.).

Securitatea resurselor energetice nationale trebuie pusa in corelatie directa cu securitatea posibilitatilor de acoperire a consumului. Ca urmare a impactului cresterii

costurilor la furnizor asupra consumatorului, modul traditional de elaborare a strategiilor trebuie schimbat. A aparut o noua filozofie: strategia de planificare integrata a productiei, transportului, distributiei si consumului de energie. In elaborarea fiecarei strategii, in mod obligatoriu trebuie sa se tina seama de situatia prezenta, la care se vor racorda optiunile strategice adoptate. Consumul eficient de energie reprezinta o necesitate vitala pentru Romania, atat in prezent cat si in viitor, deoarece trebuie sa asigure:

- o dezvoltare economica echilibrata;

- calitatea mediului ambiant;

- inbunatatirea nivelului de trai al populatiei.

Utilizarea actuala a energiei in economia Romaniei comporta o serie de elemente caracteristice:

- un consum mare de energie primara si finala pe unitatea de produs intern brut (PIB) realizat (de 2.3 ori mai mare fata de unele tari dezvoltate), agravat in ultimii ani de cresterea consumurilor specifice energetice pe produse si activitati, determinate de reducerea gradului de incarcare a capacitatilor de productie si de uzura lor morala si fizica;

- neasigurarea continuitatii in alimentarea cu purtatori de energie datorita declinului productiei interne de hidrocarburi si dificultatilor financiare si de organizare pentru procurarea energiei din import;

- structura neechilibrata a consumului, cu un consum ridicat in industrie si un consum redus la populatie;

- nivel de poluare ridicat la producerea, transformarea si in consumul de energie;

- lipsa de capital a agentilor economici pentru promovarea unor lucrari eficiente energetic, coroborata cu dobanzi ridicate la obtinerea creditelor;

- lipsa de informare si instruire economica a unor autoritati si a cadrelor tehnico-economice privind potentialul si practicile de implementare a programelor de eficienta economica;

- faptul ca nu exista o productie interna satisfacatoare de aparate de masura pentru toti purtatorii de energie, echipament eficient de utilizare si reglare, si nici suficiente firme de inginerie si expertiza capabile sa implementeze proiectele de eficienta energetica.

Cresterea eficientei de utilizare a energiei trebuie sa constitue obiectivul principal al politicii economice si, mai ales, al politicii energetice a Romaniei.

Intr-o prima etapa, trebuie avute in vedere lucrari care se realizeaza "fara costuri" sau cu "costuri restranse", cum ar fi: incarcarea la capacitate si functionarea continua a instalatiilor care au asigurata desfacerea produselor finite, materiile prime, energia si

materialele, respectarea disciplinei tehnologice si de consum, efectuarea la termen si in conditii de calitate a lucrarilor de exploatare, intretinere si reparatii, eliminarea pierderilor de purtatori de energie, retehnologizarea proceselor industriale mari consumatoare de energie.

In paralel, trebuie facute primele eforturi pentru realizarea de obiective de investitii care sa asigure o eficienta ridicata, astfel incat, din unitatea de energie consumata sa se obtina un volum mai mare de produse si activitati necesare vietii.

Ca urmare, in etapa actuala de dezvoltare economico-sociala, economia de combustibili si energie sub orice forma este o problema de baza, care implica luarea unor masuri de mare avengura atat pe linia valorificarii resurselor energetice recuperabile (r.e.r.), cat si pe linia descoperirii de noi surse de energie. In acest sens, industria ofera numeroase posibilitati de valorificare a r.e.r., fapt care contribue la imbunatatirea randamentului proceselor tehnologice si la reducerea consumului specific de energie sub diferite forme.

Economia de energie si reducerea consumului energetic asigura cresterea profitului care constitue, la randul lui, o sursa pentru ridicarea standardului de trai, posibilitati de reinvestire a capitalului acumulat, reducerea presiunii asupra balantei energetice si a importului de energie la nivelul economiei si, nu in ultimul rand, la reducerea stresului asupra mediului ambiant.

Eficienta energetica primeste o puternica amprenta globala si sociala. Actiunile de eficienta economica trebuie extinse in toate sectoarele de activitate economico-sociala, inclusiv in sectorul consumului casnic, deoarece rezultatele acestora sunt cumulative.

In ultimele decenii industria siderurgica s-a dezvoltat foarte mult, dar in continuare se cauta noi metode de creștere a producției de fonta și oțel. Creșterea producției de fonta se datoreaza imbunatațirii indicilor tehnico-economici de funcționare a furnalelor, ca aggregate principale de producere a fontei, pe baza utilizarii tehnologiilor avansate de elaborare )pregatire avansata a incarcaturii din punct de vedere mecanic și termic, ridicarea temperaturii aerului insuflat, utilizarea aerului imbogațit in ozigen și a combustibililor auxiliary, suflarea de gaze reducatoare la baza cuvei). De asemenea, introducerea pe scara larga a automatizarii și utilizarea calculatoarelor de proces constitue un element de baza in conducerea și controlul proceselor din furnal

Impactul industriei siderurgice asupra mediului

Deoarece producția de oțel și fier se bazeaza pe procese pirotehnologice, poluarea aerului este principala problema a industriei siderurgice. La numarul mare de gaze eliminate in aer se adauga o cantitate considerabila de praf care conține substanțe periculoase (metale grele).

Racirea apei și metodele de separare umeda creaza probleme in privința puritații apei. Instalațiile cu foc continuu necesita cantitați mari de apa și genereaza ape contaminate cu ulei. In turnarea fara racier prin pulverizare șarja se elibereaza direct in apa.

Procesele metalurgice produc de asemenea, cenușa care ar trebui reciclata. Acolo unde nu se face reciclare și nu exista instalații finale de descarcare, praful și malul din sistemul de curațare a gazelor pot polua apele de suprafața și subterane.

In furnale și mori de conversie in laminar și in timpul forjarii, protecția impotriva zgomotului și vibrațiilor este foarte importanta.

Turnatoriile produc multe deșeuri provenite din amestecul de formare, rebuturi și zgura de cubilou. Scurtarea procesului de turnare a materialului rulant in forma finala permite economisirea energiei și diminuarea cantitații de substanțe reziduale, deșeuri și emisii.

Impactul sectorului energetic asupra mediului

Sectorul energetic este un sector de importanta strategica pentru economia nationala. Strategia de dezvoltare durabila a sectorului energetic cuprinde obiective pe termen lung, care reflecta cererile economiei nationale referitoare la asigurarea resurselor, sigurantei si eficientei energetice, utilizarea resurselor regenerabile si protectia mediului.

In prezent, omenirea se confrunta cu trei provocari majore:

► cresterea economica;

► consumul de energie si resurse;

► conservarea mediului ambiant.

In conditiile specifice sectorului energetic sunt necesare investitii care implica eforturi financiare semnificative.

Transpunerea legislatiei europene de mediu implica obligatii deosebite pentru sectorul industrial si implicit pentru cel energetic, obligatii care nu se pot realiza decat prin utilizarea unor tehnici performante, care au ajuns acum la un nivel mondial de disponibilitate.

Directiva europeana pentru instalatii mari de ardere - 2001/80/EC - are ca scop imbunatatirea calitatii aerului in tarile Uniunii Europene si protectia contra riscurilor de sanatate datorate poluarii aerului.

Instalatiile mari de ardere contribuie considerabil la emisiile de dioxid de sulf, oxizi de azot si pulberi, astfel ca este necesara conformarea instalatiilor mari de ardere existente la cerintele stadiului actual al celor mai bune tehnici disponibile.

Utilizarea acestora face posibila arderea unor carbuni inferiori, permitand incadrarea functionarii instalatiilor energetice in prevederile reglementarilor europene de mediu.

Efectele nocive ale oxizilor de azot sunt urmatoarele:

- dauneaza organismului uman,

- determina formarea ploilor acide,

- contribuie la distrugerea stratului de ozon din stratosfera,

- influenteaza clima prin accentuarea efectului de sera.

Pentru a limita efectele nocive ale acestora, concentratia oxizilor de azot in gazele de ardere este strict limitata.

In Romania, concentratiile limita ale oxizilor de azot in gazele de ardere sunt reglementate de H.G. nr. 541/2003 privind stabilirea unor masuri pentru limitarea emisiilor in aer ale anumitor poluanti proveniti din instalatii mari de ardere cu completarile si modificarile ulterioare (H.G.nr. 322/2005 si respectiv H.G. nr. 1502/2006).

Astfel pentru instalatii mari de ardere cu putere termica mai mare de 500 MWt, limita este de 500 mg/Nm³, iar incepand cu 01.01.2016 va fi de 200 mg/Nm³.

Concentratia oxizilor de azot de 200 mg/ Nm³ se poate realiza numai aplicand toate cele patru solutii tehnologice astfel:

- insuflarea de aer tertiar deasupra morilor;

- insuflarea de aer tertiar intre iesirea din arzator si aspiratia morilor;

- insuflarea de gaze arse recirculate intr-o zona situata deasupra arzatoarelor;

- concentrarea prafului de carbune la iesirea din mori.

Concentratia oxizilor de azot determinata la iesirea din focar ramane aceeasi si la evacuarea gazelor de ardere in atmosfera.

Pe langa masurile primare aplicate pentru reducerea oxizilor de azot se folosesc si masuri secundare prin care se incearca eliminarea oxizilor de azot deja formati.

Majoritatea tehnologiilor se bazeaza pe injectia de amoniac, uree sau alte componente, care reactioneaza cu NOx, formand azot molecular.

Masurile secundare se impart in doua categorii:

- reducerea catalitica selectiva (RCS),

- reducerea necatalitica selectiva (RNCS).

Aplicarea acestor metode secundare prezinta numeroase avantaje:

- pot fi folosite pentru diversi combustibili, exemplu gaz natural, pacura si carbune,

- nu creeaza poluanti suplimentari;

- emisia de NO_x poate fi redusa cu mai mult de 90%.

Aplicarea acestor procedee presupune costuri de investitii si operare considerabile, costul pe tona de NO_x redus variaza in functie de tipul de cazan, costul reactivilor etc.

Majoritatea proceselor pirotehnologice industriale (incalzirea, topirea, evaporarea, dezagregarea, recoacerea, prajirea și arderea diferitelor produse tehnologice) se realizeaza cu ajutorul caldurii degajate prin arderea unui combustibil. Caracteristica de baza a tuturor proceselor pirotehnologice industriale este nivelul termic ridicat, bine determinat pentru fiecare proces in parte. Nivelul termic al procesului este reprezentat de temperatura finala t_p a produsului tehnologic.

Procesele pirotehnologice industriale se pot imparți in doua grupe:

- incalzirea, topirea și evaporarea, cand sub acțiunea caldurii introduse se modifica numai proprietațile fizice ale materialelor prelucrate, in special starea lor de agregare;

- dezagregarea, recoacerea, prajirea și arderea, care sunt insoțite și de modificari in structura chimica a materialului prelucrat; ele conduc la formarea de noi substanțe.

Pentru procesele din prima grupa, marimea temperaturii t_p este determinate precis de proprietațile termodinamice ale produsului final (de temperatura de topire sau evaporare in condiții de presiune date și de specificul mediului gazos din camera de lucru). De exemplu, la presiunea atmosferica temperatura de topire a fierului este 1535^oC, a cuprului, 1083^oC, a oțelului, 1550^oC. In aceste condiții, obținerea metalului lichid la temperaturi mai joase nu este posibila, iar o oarecare supraincalzire a acestuia nu este raționala, din cauza pierderilor exergetice mari, a sublimarii metalului și a inrautațirii recuperarii caldurii din gazele de ardere.

Caracteristica principala a unui proces pirotehnologic este randamentul :

(1.1)

unde Q_u este caldura utila ;

Q_i - caldura consumata.

Pentru procesele pirotehnologice industriale, determinarea lui Q_u și Q_i este ingreunata și complicata datorita modificarilor endo - și exoterme ale materialului prelucrat, de cantitatea deosebita a deșeurilor sub forma de zgura și de utilizarea suplimentara a caldurii dincolo de limitele camerei de lucru de baza, in care are loc procesul ternologic.

Cantitațile de caldura necesare sunt determinate scriind ecuația de bilanț termic pe proces :

Q_cc + Q_ex + Q_ft + Q_fi = Q_pt + Q_en + Q_zg + Q_r + Q_g [kJ/kg produs] (1.2)

unde

Q_cc este caldura legata chimic a combustibilului ;

Q_ex - caldura degajata de reacțiile exoterme care au loc in camera de lucru ;

Q_ft - caldura fizica a materialelor tehnologice de baza ;

Q_fi - suma caldurilor fizice ale componentelor necesare arderii ;

Q_pt - caldura conținuta de produsul tehnologic final ;

Q_en - caldura absorbita in reacțiile endoterme din incarcatura ;

Q_zg = caldura deșeurilor lichide sau solide : zgura sau alte produse rezultate in urma proceselor ;

Q_r - caldura totala evacuata in mediul inconjurator, prin racirea forțata a camerei de lucru și prin dispersia in atmosfera ;

Q_g - conținutul total de caldura al gazelor evacuate (caldura sensibila și caldura legata chimic).