Centralele atomoelectrice

Centralele atomoelectrice utilizeaza drept combustibili metale radioactive (uraniu, plutoniu, thoriu), folosind fisiunea nucleara dirijata, prin care se degaja o uriasa energie convertita ulterior in energie electrica.

In aparitia si dezvoltarea tehnologiei nucleare, drumul marilor descoperiri care au revolutionat secolul XX, a inceput prin contributia lui H. Becquerel, care in anul 1896 a descoperit radioactivitatea uraniului, la care adaugam contributiile esentiale ale familiei Curie, E. Rutherford, J. J. Thomson, M. Plank, A. Einstein, J. Cockroft, C. Walton, R. Oppenheimer, E. Fermi si multi altii.

Anul 1945 a fost decisiv in experimentele nucleare (prima explozie atomica in New Mexico la Alamogordo si bombardamentele atomice inutile de la Hiroshima si Nagasaki).

Dar prima centrala atomica a fost realizata mult mai tarziu, in anul 1951 in S.U.A., apoi in anul 1954 langa Kaluga (Rusia), la Oninsk cu o putere instalata de 5 MW, dupa aceea au fost construite centrala britanica de la Calder (1956) cu o putere de 48 KW, si centrala Shippingfort (S.U.A. in 1957), cu o putere de 100 MW.

Ritmul realizarii centralelor a fost extrem de accelerat; astfel daca in anul 1965 erau 56 de centrale (6088 MW), in 1970 erau 87 de centrale (15.334 MW), iar in anul 1990 functionau pe glob 421 de centrale amplasate in 29 de state, care produceau 14,3% din productia de energie electrica de pe glob, iar in 2000 sunt 436 centrale, (in constructie se afla 38 de noi reactoare la diferite centrale) in 35 de state.

Tabel nr. 58

Primele 10 centrale nuclearo-electrice dupa vechime

Sursa: Pineau, Maubaco, 1997

In prezent ponderea energeticii nucleare feste de circa 20%, iar la inceputul anilor 2000, procentul va ajunge la circa 22%. In unele state si regiuni, ponderea actuala este semnificativa (Franta, S.U.A., Canada, Rusia, Europa de Vest, Japonia). Cele mai numeroase amenajari se afla in S.U.A. (Dekatur, Peach Bettom), Michigan, California, Indian Point/New York; Richland/Washington; Lusby/Baltimore; Scriba/New York; Southport/Carolina de Sud; Goldsboro/Pensylvanya; Moline/Illinois etc.

In Rusia si statele din fostul spatiu sovietic la Kursk, Smolensk, Cernobal, Novoronej, Beloiarsk, Dimitrograd, Erevan, Taskent, Tom-Ussinskaia (Kuzbas s.a.).

In Marea Britanie (Hartlepool, Hickley-Poin, Berkley, Oldsburg, Calder Hall; Hunterston, Chapel, Cross etc.), Franta (St. Laurent des Eaux, Mont d'Arree, Macoule, Bugey, Chinon s.a.). In Germania (Brunsbuttel, Stade, Wurgassen, Biblis I, II; Obringhelm, Essensham, in Bavaria s.a.).

Alte centrale atomoelectrice importante se afla in Suedia (Stockholm, Simpvarp, Barsenbrack); Olanda (Dodewaard); Belgia (Doel, Mol, Tihange); Elvetia (Muhlberg, Beznan); Italia (Torino, Cortemaggiore); Spania (Bilbao, Tortosa); Cehia (Dudnay, Bohunice); Romania (Cernavoda); in Japonia (Tokyo, Tsuruga, Biwa); India (Bombay) sau in Australia, Argentina, Brazilia si alte tari.

FIGURA 25

In privinta capacitatii instalate, S.U.A. detine 32% din totalul mondial, Franta (16,5%), Rusia si statele din spatiul economic sovietic (11,1%), Japonia (9,3%), Germania (7,4%), Canada (4%) etc.

Energetica mondiala va cunoaste o ampla dezvoltare, desi riscurile nucleare exista (Cernobal 1986, Kozlodui 1991 etc.).

Tabel nr. 59

Principalele reactoare nucleare in cateva state de pe glob (1991)

Sursa: World Nuclear Industry, Handbook, 1992

Se afla in stadii de executie circa 20 de centrale atomoelectrice in diferite state de pe glob, desi unele state au stopat dezvoltarea acestor centrale (Suedia), sau au limitat aceasta expansiune datorita impactului acestora asupra mediului ambiant, al riscurilor pe care le implica utilizarea acestora.

Gradul de dependenta fata de propria productie de electricitate este ridicata in Franta la 75%, Lituania la 73%, Belgia la 58%, Bulgaria si Slovacia 47%, Ucraina 44%, Coreea de Sud 43% s.a.m.d.

Tabel nr. 60

Evolutia numarului de centrale nuclearo-electrice

si a puterii instalate / MW

Sursa: Quid, 2001

Unele estimari preconizeaza ca ponderea centralelor atomoelectrice in productia de electricitate a lumii sa ajunga la circa 33% in anul 2020. Centralele nuclearo-electrice folosesc mai multe tipuri de reactoare: cu apa usoara (LWR), cu apa sub presiune (PWR), cu apa grea (HWR), racire cu gaze (AGR), CANDU, VR-Voronej si altele. Toate aceste reactoare folosesc uraniu natural sau imbunatatit, in care 99% din uraniul natural ramane nefolosit, ceea ce duce la insuficienta energetica, la irosirea de combustibili nucleari si randamente reduse, desi pretul energiei electrice este foarte scazut.

6.1.7.4 Energia hidraulica

Potentialul energetic al apelor curgatoare de pe glob este estimat de specialisti intre 1700 - 2300 mil. kW, din care tehnic amenajabil este de circa 800 mil. kW, ceea ce ar duce la o productie de 4200 mild. kwh. Media mondiala de utilizare a potentialului hidroenergetic este de circa 21-22%, diferit pe continente si tari. Statele cu grad ridicat de utilizare a potentialului hidroenergetic Norvegia, Ghana, Zambia 99%, Elvetia 89%, Canada si Italia 72%, Franta 66%, Suedia 65%, Germania 50% etc.

Statele de mari dimensiuni geografice, in ciuda unor mari realizari tehnice indeosebi dupa cel de-al doilea razboi mondial, au un grad redus de utilizare al potentialului hidroenergetic. Astfel in S.U.A., Brazilia, China, Rusia, procentul de utilizare nu depaseste 30%; in Romania s-a ajuns la circa 38%.

Unele continente se remarca prin ponderea modesta a potentialului amenajabil: Africa 27%, Asia 25,2%, Rusia si fostele state ale spatiului sovietic 18,2%, in timp ce gradul cel mai ridicat de utilizare se afla in Europa 70% si America de Nord 40%.

Tabel nr. 61

Resursele hidroenergetice ale Terrei

Sursa: T. Simion, 1998

Dupa tipul constructiei, hidrocentralele se clasifica in 3 mari tipuri:

a) hidrocentrale de inalta cadere - realizate in zonele muntoase inalte, unde datorita pantei accentuate si debitul ridicat si relativ constant, centralele electrice se afla la baza pantei. Asemenea centrale au fost construite in Alpii Scandinavici, Alpi, Pirinei, etc., sunt de mici dimensiuni si au o putere instalata de sub 100 MW.

b) hidrocentrale de cadere mijlocie sunt amenajari complexe alcatuite dintr-un baraj in spatele caruia se formeaza un lac de acumulare, centrala electrica fiind construita fie in corpul barajului, in aval de baraj, la suprafata sau in subteran, in multe cazuri exista un lant de hidrocentrale in aval, sporind gradul de utilizare al potentialului hidroenergetic al statului respectiv.

Barajele realizate, din punct de vedere tehnic, pot fi in linie dreapta, in arc si dublu arc, sunt construite integral din beton sau din rocamente placate cu beton. Cele mai inalte sunt barajele in arc datorita mai bunei rezistente la presiunea apei; amintim cateva dintre cele mai inalte baraje de pe glob: Rogun (335m inaltime) si Nurek (317) ambele pe raul Vahs in Tadjikistan, Grand Dixence (284m) in Elvetia, Vajont (262 m) in Italia, Chicohacen (261 m) in Mexic s.a. Barajele in linie dreapta ating recordul prin Saian -Susenskoe (236 m) din Siberia.

FIGURA 26

Lacurile de acumulare cele mai mari de pe glob sunt: Bratsk (Rusia = 169,3 mild.mc), Saad-el-Aali (Egipt = 164 mild.mc), Kariba (Zambia/Rhodezia = 160,4 mild.mc), Akosombo (Ghana = 148mild mc), Daniel Jonson (Canada=141,9 mild.mc), Karasnoiarsk (Rusia = 73,3 mild.mc), W.Benett (Canada = 70,3 mild.mc), etc. Pentru comparatie lacul de la Portile de Fier I are un volum de 2 mild.mc.

In general, aceste hidrocentrale sunt cele mai mari si importante de pe glob, si datorita marilor lacuri de acumulare existente, functioneaza practic in tot timpul anului.

c) hidrocentrale la firul apei sunt realizate pe canale de derivatie pentru a nu stanjeni navigatia, in general, sunt mai putin raspandite si au o putere instalata redusa; cele mai cunoscute sunt amenajarile de pe Rhin, Elba, Dunare, Missouri, Volga s.a.

Amenajarile hidrotehnice prezinta numeroase avantaje: utilizare nepoluanta, pret de cost mai mic al energiei electrice fata de termocentrale, stimularea dezvoltarii turismului si a sporturilor nautice, a pescuitului etc.

Dintre dezavantaje, mentionam pretul ridicat al investitiei, amortizarea intr-un timp indelungat, dependenta de conditiile climatice, modificari cu implicatii asupra mediului inconjurator, cat si pericolul colmatarii lacurilor de acumulare intr-un timp relativ mic.

In conditiile cresterii cererii de energie, a riscului nuclear sau a epuizarii surselor clasice hidrocarburi, carbuni etc.), energia hidraulica are evident viitorul asigurat.

Raspandirea geografica a principalelor amenajari hidrotehnice de pe glob evidentiaza urmatoarea configuratie.

In America de Nord, S.U.A. are importante amenajari, astfel cel mai important sistem este Columbia (un sistem de 11 centrale cu o putere instalata de 22000 MW, in care se detaseaza hidrocentralele Grand Coulle cu o putere instalata de 10230 MW, situate atat in S.U.A. cat si Canada).

Tabel nr. 62

Cele mai mari hidrocentrale de pe glob

Sursa: T. Simion, 2000

Al doilea sistem hidroenergetic din S.U.A. este Tenesse, care inglobeaza nu mai putin de 50 de hidrocentrale pe raul omonim si principalii sai afluenti. Importante sunt de asemenea sistemele hidrotehnice: Missouri, Colorado (hidrocentrala cea mai importanta fiind Hoover), California, pe fluviul Sfantul Laurentiu (hidrocentralele Sf. Laurentiu si Power Dam), sau hidrocentrala Robert Mozes de pe cascada Niagara. Majoritatea acestor sisteme hidroenergetice complexe au fost realizate in perioada interbelica.

In Canada, care beneficiaza de un exceptional potential hidroenergetic, se remarca sistemele complexe Manicovagen, Sagnevay si Columbia (impreuna cu S.U.A.).

Dintre hidrocentrale amintim Churchill Falls (5224 MW) si Gull Island (1800 MW) pe raul Churchill si sistemul La Grande (4 hidrocentrale cu o putere instalata de 11449 MW) situate pe La Grande Riviere.

Alte hidrocentrale mijlocii sunt: Bennett, Portage Mountain, Aronsi Mica s.a.

In statele exsovietice ale Asiei Centrale amintim hidrocentralele de la Nurek (pe raul Vahs din Tadjikistan) si hidrocentrala Toktogul (de pe raul Narin).

In sfarsit, importante amenajari se mai afla in Ucraina (amenajarile de la Nipru, hidrocentrala Dnepropetrovsk), sau in statele caucaziene (Georgia si Azerbaidjan).

FIGURA 26

Asia detine cel mai important potential hidroenergetic al planetei, dar care este valorificat doar in proportie de 11%. Astfel, in afara marilor amenajari din Federatia Rusa, amintim marile hidrocentrale din China, de pe fluviul Huangtse (Sanmarsia si Lukiania 11000 MW fiecare, Suciumjiang si Finman), sau de pe fluviul Chang Jiang (Linijioxio 1225 MW).

Se afla in constructie pe acest fluviu (Chang Jiang), in zona marilor defilee cea mai mare hidrocentrala de pe glob cu o putere de instalare de 13000 MW, care va intra in functiune in anul 2005.

Alte importante hidrocentrale asiatice se afla in India pe fluviul Sutlej - hidrocentrala Bhakra Nangal (1050 MW) si Pakistan - hidrocentrala de la Tarbela (2100 MW) de pe fluviul Indus.

Desi Africa dispune de importante resurse hidroenergetice, valorificarea acestora este destul de modesta. Desigur, amintim cea mai mare hidrocentrala de pe continent care se afla pe Nil si apartine Egiptului -, Saad el Aali (2100 MW), in spatele careia se afla cel mai mare lac de acumulare de pe glob care se intinde pana in Sudan, fiind cunoscuta mai ales sub denumirea de Assuan.

Alte mari hidrocentrale se afla pe Zambezi: Cabora Bassa (2040 MW) apartinand Mozambicului si Kariba (1200 MW) apartinand Rhodeziei. In sfarsit pe fluviul Zair functioneaza hidrocentrala de la Iuga (1700 MW), apartinand statului Zair.

Sunt pretabile de amenajari si alte rauri si fluvii, dar din lipsa de resurse financiare aceste imense resurse hidroenergetice se irosesc in zadar.

In sfarsit, mici amenajari hidrotehnice se afla si in Australia, pe scurtele rauri din Alpii Australiei care se indreapta spre Pacific.

Tabel nr. 63

Primele 10 baraje de pe Terra dupa inaltime (m)

Sursa: Quid, 2001

Intre productia si consumul de electricitate, se stabilesc raporturi stranse, prin aparitia sistemelor energetice nationale si internationale. Dintre sistemele internationale mentionam pe cele din Europa (Uniunea Europei; Estul Europei); din America de Nord (SUA, Canada); din Asia Centrala (Federatia Rusa, China si Mongolia e te.). Comertul mondial cu electricitate s-a dezvoltat mai ales dupa cel de-al doilea razboi mondial. Se remarca, in acest sens, exportul masiv de curent electric al unor tari europene (Rusia, Germania, Polonia), din America de Nord (Canada) si de Sud (Venezuela), in consumul de electricitate, principalii beneficiari sunt: industria si transporturile (40%), agricultura (20%), consumul casnic si urban (18-20%), iar pierderile din retea fiind estimate la 15% din total.

Liniile magistrale din transport ale electricitatii (400, 800 pana la 1200KV), determina aparitia unor infrastructuri specifice necesare transportului si utilizarii energiei electrice.

In concluzie, putem afirma ca productia de electricitate va cunoaste un ritm constant ascendent, concomitent cu cresterea consumului industrial, dar si al celui casnic si urban, pe masura cresterii numerice a populatiei Terrei.

America Latina poseda, de asemenea, un potential hidroenergetic deosebit, ocupand locul secund pe glob dupa Asia.

Alaturi de importantul bazin hidrografic al Amazonului si alte fluvii mari, Parana, Orinoco, Sao Francisco s.a., completeaza imaginea bogatiei energetice sudamericane.

Desigur cea mai importanta amenajare hidrotehnica a continentului dar si a lumii se afla pe fluviul Parana, la Itaipu, (situata la granita dintre Brazilia si Paraguay, cu o putere instalata de 12600 MW, amenajarea este alcatuita de un baraj inalt de 196 m, cu o lungime de 7 km, latimea la baza de 205 m si un lac de acumulare care ocupa 1400 km² si un volum de 8 km³)

Alte importante hidrocentrale se afla pe Rio Grande - Furnas (1200 MW) pe fluviul Paranaiba hidrocentralele Ilha Solteria (3200 MW) si Jupia (1400 MW). In bazinul Amazonului amintim marile hidrocentrale: Paolo Alfonso un sistem complex de 5100 MW si Tucurui (6480 MW), care aprovizioneaza cel mai mare stat latino-american Brazilia, in Venezuela cea mai importanta amenajare este la Guri (6500 MW) pe un afluent al fluviului Orinoco - raul Caroni, iar in Argentina importante sunt centralele hidroelectrice de la Corpus (4500 MW) si Yacyreta Apipé (4000 MW), in sfarsit hidrocentralele importante se afla in spatiul statului Chile, amenajate pe micile dar bogatele rauri care coboara din Anzi, spre bazinul Pacific, in ansamblu, America de Sud dispune de remarcabile amenajari hidrotehnice, care compenseaza partial deficitul de hidrocarburi existent.

In Europa, mentionam amenajarile de pe Dunare (Portile de Fier I, II), pe Rohn-Durance (in Franta); sistemul Rhin (amenajari in Germania), importante amenajari in zona muntilor Alpi (Austria, Elvetia, nordul Italiei, Slovenia), in peninsula Scandinavica (in Norvegia si Suedia), in Spania si Marea Britanic.

In ansamblu, mentionam gradul ridicat de valorificare al potentialului amenajatii (70%), vechimea acestor amenajari cat si ponderea deosebita a hidroenergiei in balanta energiei electrice din unele state europene.

Tabel nr. 64

Cele mai mari lacuri de baraj de pe Terra

Sursa: Quid, 2000

In Federatia Rusa si statele fostului spatiu sovietic se afla, de asemenea, important amenajari hidrotehnice, datorita unor importante bazine hidrografice care brazdeaza in directii diferite teritoriile acestor state.

Astfel, in Federatia Rusa cele mai vechi amenajari se afla in partea europeana, de pilda numai sistemul Volga este alcatuit din 7 hidrocentrale cu o putere instalata de 7100 MW, dintre care cele mai importante sunt hidrocentralele Volgograd (2350 MW) si Kuibasev (2300 MW). Dar cele mai mari amenajari realizate indeosebi dupa cel de-al doilea razboi mondial se afla pe fluviile siberiene. Fluviul Enisei este cel mai important pentru hidroenergetica rusa. Aici s-au construit marile hidrocentrale Saian-Susenskoe (6400 MW) si Krasnoiarsk (6000 MW), pe principalul afluent al Eniseiului, Angara, se afla de asemenea mari hidrocentrale la Bratsk (4600 MW), Ust Ilimsk (4320 MW), Boguciani (400 MW), Irkutsk si Sukhovo. Se afla de asemenea in constructie hidrocentralele de la Eniseisk, Igarka si Maiusk (toate in bazinul marelui fluviu).

Alte amenajari ale Federatiei Ruse se afla in bazinele hidrografice ale fluviilor Obi, Lena si Amur.