Combustibili viitorului si puterea lor calorica

Combustibilii sunt materiale care prin aedere in aer sau oxigen dezvolta caldura suficienta pentru a fi folositi drept surse de energie si calorica in tehnica sau in gospodarie.

Energia viitorului

HIDROGENUL

Hidrogenul poate stoca energie tot asa cum produsele petroliere stocheaza energie.PROPRIETATI: hidrogenul este incolor, inodor si neotravitor.Greutatea specifica este de 0.09g/l, de 14.4 ori mai usor decat aerul.Hidrogenul se condenseaza la -252.77°C. 1 kg de hidrogen contine la fel de multaenergie ca si 2.1 kg de gaze naturale sau 2.8 kg petrol.Densitatea de energie pe unitatea de volum a hidrogenului lichefiat este un sfertdin cea a petrolului si o treime din cea a gazelor naturale.

Avantaje ecologice ale hidrogenului

Arderea hidrogenului in motoare cu combustie interna sau turbine de gaze produce emisii neglijabile de noxe. Daca este folosit in baterii celulare de joasa temperatura ex PEMFC emisiile pot fi reduse la zero. In procesul de generare a energiei din hidrogen si aersau oxigen singurul produs de reactie este apa distilata.In baterii celulare de temperatura inalta, emisiile sunt de o suta de ori mai mici decat in termocentrale conventionale.

Obtinerea hidrogenului

Hidrogenul nu poate fi gasit in natura in stare pura, adica in starea in care poate fi folositca purtator de energie, deci nu poate fi exploatat la fel ca petorolul sau carbunele.Deoarece trebuie extras din compusi chimici, oamenii de stiinta il denumesc “purtator deenergie secundar”.Cel mai cunoscut compus este apa, ce contine doi atomi de hidrogen si unul de oxigen,dar exista si alte substante ce contin hidrogen, de exemplu metanul, care contine un atomde carbon si 4 atomi de hidrogen. Biomasa este un alt exemplu de continut bogat incarbon si hidrogen.Indiferent de sursa din care extragem hidrogenul, este nevoie de un process de obtinere siacesta presupune un consum de enrgie. Marele avantaj, insa este ca pentru generareahidrgoenului nu este strict necesar sa utilizam energie provenita din combustibili fosili.Hidrogenul permite utilizarea energiei provenite din surse regenerabile, jucand rolul unuicombustibil pentru autovehicule sau combustibil in care produc energie electrica sautermica. In viitor oricine va putea conduce sau gati folosind hidrogen generat din energiesolara sau eoliana. In particular, hidrogenul este singurul purtator de energie (agentenergetic) care face posibila propulsarea aeronavelor folosind energia solara.In privinta mijloacelor de transport, hidrgoenul poate servi drept combustibil pentruaproape orice autovehicul.

Scurt istoric al hidrogenului

Hidrogenul a fost descoperit de faimosul fizician englez Henry Cavendish,

care era “cel mai bogat dintre invatati si cel mai invatat dintre bogati”,dupacum spunea unul dintre contemporanii sai.El a facut descoperirea in 1766,iar in 1783 profesorul francez Charles a facut sazboare primul balon cu hidrogen.Hidrogenul a fost si pentru chimisti a descoperire pretioasa.El i-a ajutat sadescifreze structura acizilor si bazelor.El a devenit un reactor de laborator indispensabil pentru precipitarea metalelordin solutiile de saruri si pentru reducerea oxizilor metalici.Si daca ampresupune ca hidrogenul nu a fost descoperit in 1766,ci , sa spunem o jumatatede secol mai tarziu ( astfel de lucruri s-ar fi putut intampla),progresul chimiei inteorie si practica ar fi intarziat prea mult timp.Cand chimistii au inceput sa-l cunoasca indeajuns de bine si practicienii sa-lfoloseasca pentru producerea de substante importante,acest gaz a atras atentiafizicienilor.Studiul lui le-a furnizat multe informatii care au imbogatitconsiderabil cunostiintele stiintifice din acea vreme.

Apa sarata ar putea fi combustibilul viitorului

Intr-un experiment de laborator John Kanzius a incercat sa elimine sareadin apa cu un generator de frecventa radio pe carel-a inventat insa rezultatul a fost cu totul diferit de cel asteptat. La un moment dat apa s-a aprins in tubul de test arzand ca o lumanare.

Energiile alternative si combustibilii nepoluanti reprezinta viitorul energetic

“O descoperire in sine nu este niciodata buna saurea… Bun sau rau este numai modul in care oamenii o folosesc.” Karl Winnacker

Societatea moderna industrializata utilizeaza cantitati mari de energie. In zilele noastreexista o preocupare privind rezervele viitorului si a masurilor care sunt necesare pentru conservarea resurselor

CarbuneleÎntr-o toridă zi de august, în sud-vestul statului Indiana, termocentrala gigantGibson lucrează la capacitate maximă.În fiecare minut, cele 5 cazane ale sale, de câte 55 m înălţime, înghit 25 t decărbune, trimiţând un suflu de abur cu o temperatură de 535° C prin turbinelecare îl convertesc în peste 3.000 de megawaţi de putere electrică, cu 50% maimult decât Barajul Hoover.Sistemul de răcire a centralei se chinuie să facă faţă, iar în camera de comandă

avertizoarele ţiuie pe măsură ce temperatura gazelor evacuate creşte. Însă într-o astfel de zi, în care aparatele de aer condiţionat funcţionează în tot VestulMijlociu iar consumul de curent electric se apropie de nivelurile-record, nu-ichip să dai înapoi.Gibson, una din cele mai mari termocentrale ale ţării, este sursa principală decurent electric din regiune, aducând în reţea suficientă energie pentru 3milioane de oameni. Trecând din centrala sufocantă în biroul cu aercondiţionat, Angeline Protogere, de la Cinergy, corporaţia care deţine CentralaGibson, spune uşurată: "Uite, de-asta avem nevoie de atâta energie."

Data viitoare, când vei aprinde lumina sau când vei introduce un DVD în player,gândeşte-te o clipă la locuri precum Centrala Gibson şi la combustibilul negru pe careele îl devorează cu o viteză de 3 trenuri încărcate a câte 100 de vagoane zilnic.Centralele electrice pe cărbune, precum aceasta, furnizează jumătate din energiaelectrică a Statelor Unite.Ele emit, totodată, şi un ghiveci de substanţe nocive, printre care şi dioxidul de sulf -una din cauzele principale ale ploilor acide - şi mercurul. Şi, totodată, emană tot atât demult dioxid de carbon care încălzeşte climatul, cât toate maşinile, camioanele,autobuzele şi avioanele Americii la un loc.Ici-colo, prin mici proiecte-pilot, inginerii studiază tehnologii care ar putea transformacărbunele în electricitate fără preţul plătit de mediul înconjurător. Şi totuşi, dacăcompaniile nu vor începe să construiască rapid asemenea centrale - şi multe - e posibilca viitorul să ne aducă şi mai multe centrale tradiţionale cum e Gibson.Consumul excesiv de electricitate al ultimei veri a fost doar un avertisment. ConformDepartamentului pentru Energie, gustul americanilor pentru case mari, la care seadaugă creşterea populaţiei în sud-estul dependent de aerul condiţionat şi în vestulţării, va ridica apetitul SUA pentru energie cu o treime în viitorii 20 de ani.Iar în ţările în curs de dezvoltare, în special în China, nevoile de electricitate vor creşteîncă şi mai rapid, pe măsură ce fabricile se vor înmulţi iar sute de milioane de oameniîşi vor cumpăra primul frigider şi televizor. E foarte probabil ca o mare parte a acesteicereri să fie acoperită de cărbune.

Rezervele de petrol

Petrolul asigura cam 40% din energia mondiala. Els-a format in urma cu mil.de ani prin degradareaplnctonului. Petrolul si gazele naturale sunt numai hidrocarburi.La ora actuala titeiul este combustibilul cel mai important. Sub forma de benzina si motorina, usorde transportat, se utilizeaza la functionare a masinilor, avioanelor si trenurilor. Boilarele cupetrol sunt un mijloc obijnuit pentru incalz ireacaselor.Aproximativ 65% din rezerve se gasesc in OrientulMijlociu. Restul Asiei detine aproximativ 4% dintotalul mondial, America Latina 13%, Statele Unite4%, Africa 6%, Europa 9%.

Gazele naturale

Gazele naturale asigura cam 20% din energia mondiala.Ele au ca principal constituent gazul metan. Rezervelemondiale de gaze naturale au cam aceleasi dimensiuni ca si rezervele de petrol, desi se masoara in unitati diferite. Cel mai mare producator mondial de gaz metaneste Rusia (657 mild. metrii cubi anual), urmata de SUA(487 mild. metrii cubi anual), Canada (96 mild. metriicubi anual), Olanda (80 mild. metrii cubi anual), MareaBritanie (45 mild. metrii cubi anual).In zonele in care resursele de gaze naturale sunt insuficiente oameniin recurg la gaze produse pe caleindustriala. Materia prima pentru producerea acestora este carbunele.

Energia nucleara

Inca din 1945, anul construirii bombei atomice, omenirea si-a pus marisperante in utilizarea energiei nucleare pentru a acoperii o parte a necesaruluienergetic. In 1990 existau 435 de centrale nucleare operationale acoperind 1%din necesarul energetic mondial.Intr-un reactor nuclear se obtine caldura prin dezintegrarea atomilorradioactivi de uraniu 235. Aceasta este folosita pentru a produce abur, carepune in miscare rotorul turbinelor, generand electricitate.Uraniul 235 este un izotop relativ rar al uraniului, reprezentand doar 0.7% dincantiatea toatala de uraniu disponibila. Restul este uraniu 238.Un izotop este oforma a unui element identic chimic cu alt izotop dar cu masa atomicadiferita.La fel ca si combustibilii conventionali U235 nu va dura o vesnicie. Exista unanumit tip de reactor , numit reactor de crestere care transforma U238 intr-unalt element radioactiv plutoniu 239 (Pu239). Pu 239 poate utilizat doar pentru agenera caldura. Pana acum doar 6 tari au construit astfel de centraleexperimentale. Dintre acestea reactorul nuclear francez Phenix are cel amimare succes. Daca acest tip de reactor nuclear ar devenii usual rezervelemondiale de uranium ar ajunge mii de ani.

Pro sau contra energiei nucleare

Energia nucleara prezinta numeroase avantaje. Este economica : o tona de U235produce mau multa energie decat 12 milioane de barili de petrol (1 baril = 159litri). Este curata in timpul utilizarii si nu polueaza atmosfera.Din pacate exista si cateva dezavantaje. Centralele nucleare sunt foarte scumpe.Produc deseuri radioactive care trebuie depozitate sute de ani inainte de adevenii inofensive. Un accident nuclear , ca cel din 1986 produ la Cernobal inUcraina, poate polua zone intinse si produce imbolnavirea si chiar moartea asute de persoane. In urma dezastrului de la Cernobal cateva tari au hotarat sarenunte la utilizarea centralelor nucleare.Cercetarile se indreapta spre descoperirea unor noi surse alternative de energieinepuizabile. Multe tari sunt astfel interesate nu numai de descoperirea unor noi

surse de energie ci si de beneficiile pe care le-ar aduce conservarea celorexistente. Lista posibilitatilor de economisire este lunga : izolarea termica alocuintelor, utilizarea unor masini mai mici si rentabilizarea industriilor prineficientizarea si reciclarea deseurilor matalice si eliminarea consumurilor inutileAcesti pasi vor duce ar duce in viitor la o folosire mai judicioasa a resurselor totmai rare si implicit mai scumpe, dar totodata ar adduce si beneficii mediuluiinconjurator.