Transportul i distribuia energiei electrice

20111

.

Impactul instalaiilor de producere a energiei electrice asupra sntii.

20112

Cuprins1. Producerea energiei electrice ............................................................................................. pag 4 1.1. Energii primare, categorii de centrale electrice ................................................ pag 4 1.2. Centrale conventionale cu abur alcatuirea ciclului termic .............................. pag 5 1.3. Instalaii de turbine cu gaze prezentarea instalaiei ........................................ pag 7 1.4. Centrale nuclearo electrice (CNE) ................................................................. pag 8 1.5. Centrale electrice echipate cu motoare diesel (CDE) ....................................... pag 10 1.6. Centrale hidroelectrice (CHE) ..................................................................... pag 11 1.6.1. Principalele construcii ale amenajrilor hidroenergetice AH ............ pag 14 1.6.2. Tipuri reprezentative de baraje ....................................................... pag 15 1.6.3. Turbine hidraulice ......................................................................... pag 19 2. Impactul asupra sntii. ........................................................................................ pag 24 2.1. Distribuia cmpului electric i magnetic ...................................................... pag 29 2.2. Inpactul centralelor nucleare Fukushima ( 11 martie 2011 ) ......................... pag 72 3.Bibliografie ... pag 74

1. Producerea energiei electrice.3

1.1. Energii primare, categorii de centrale electrice. Dezvoltarea continu a societii omeneti implic o cretere permanent a nevoilor de energie electric i termic. Firesc, eforturile au fost permanent ndreptate nspre gsirea i valorificarea unor surse de energie primar i a unor tehnologii de conversie adecvate care s permit acoperirea acestor nevoi. Centrala electric reprezint un ansamblu de instalaii n care, pe baza unei tehnologii date, are loc conversia energiei primare ntr-o form de energie util : electric i eventual, termic. Proliferarea din punct de vedere comercial al unui tip oarecare de central electric nu este strict doar o consecin a gradului de dezvoltare tehnologic. n acest sens concur mai multe elemente cum ar fi: Accesibilitatea la sursele de energie primar; Nivelul resurselor de energie primar; Preul energiei primare; Restriciile de mediu; Nivelul investiiei specifice pentru centrala electric respectiv. Determinant pentru proliferarea unei anumite categorii de instalaii pe piaa energetic mondial este nivelul rezervelor i resurselor de energie primar. Acestea se pot mpari n: Energii primare finite: combustibili fosili (crbune, petrol, gaze naturale), uraniu, etc. Se gsesc n stocuri limitate. Posibilitatea de acces la aceste stocuri depinde de gradul de cunoastere geologic i de condiiile tehnice i economice atinse la un moment dat. Energii primare regenerabile: solar, hidraulic, eolian, etc. Dup cum se poate observa din tabelul 1., diversitatea surselor de energie primar a generat o mare varietate de filiere de conversie. Tabelul 1. Filiere de producere a energiei electrice i termice. Denumirea centralei electrice (abrevieri uzuale) Central conventional cu abur (CCA); centrala termoelectric (CTE); central electric de termoficare (CET) Centrala nuclearoelectric (CNE) Instalaie de turbine cu gaze (ITG) Ciclul combinat gaze abur (CCGA) Centrala echipat cu motoare termice (CDE) Sursa de energie primar Energie chimic nglobat n combustibili fosili, combustibili reziduali provenii din industrie, etc. Energia de fisiune nglobat n combustibilii nucleari: uraniu, plutoniu, etc. Energia chimic nglobat n combustibili fosili din categoria hidrocarburilor Energia chimic nglobat n combustibilii fosili: hidrocarburi, carbune Energia chimic nglobat n combustibili fosili din categoria hidrocarburilor 4 Energie util E (CTE), E, T (CET) E, T Observaii

Conversia are la baz un ciclu termodinamic cu abur supranclzit (Hirn) Conversia are la baz un ciclu termodinamic cu abur saturat (Rankine) sau supranclzit (Hirn) Conversia are la baza un ciclu termodinamic de tip Brayton (Joule) Se realizeaz suprapunerea ntre un ciclu Brayton, respectiv Rankine-Hirn Conversia are la baz n general un ciclu termodinamic de tip Diesel

E, T

E, T

E, T

Centrala electric solar (CES) Centrala geotermal Centrala eolian Centrala hidroelectric (CHE) Instalaii fotovoltaice Pile de combustie

Energia de radiaie a Soarelui Caldura intern a scoartei terestre Energia dinamic a micarilor de aer Energia potenial a apei Energia de radiaie a soarelui Energia chimic a unui proces de oxidare

E, T

E, T E E E E

Conversia are la baz un ciclu termodinamic cu abur saturat (Rankine) sau supranclzit (Hirn) Conversia are la baz un ciclu termodinamic cu abur saturat (Rankine) Poate fi utilizat energia Poteniala a cursurilor de ap, a valurilor, mareelor Radiaia solar este convertit direct n energie electric Energia chimic este transformat n energie electric

Nota: E - energie electrica; T - energie termica.

1.2. Centrale convenionale cu abur alctuirea ciclului termic. Conversia termodinamic implic existena unui fluid de lucru care s parcurg toate etapele aferente ciclului termodinamic utilizat. Fluidul de lucru folosit n cadrul CTE sau CET este H2O. Circuitul termic cuprinde totalitatea instalaiilor parcurse de ctre fluidul de lucru n concordan cu succesiunea transformrilor aferente ciclului termodinamic utilizat. n fig. 1 am prezentat schema simplificat a circuitului termic pentru o CTE.

Figura 1. Schema simplificata a circuitului termic pentru o CTE C - cazan de abur; TA - turbina cu abur; GE - generator electric; K condensator; PC pompa de condensat; PJP - prencalzitor de joasa presiune; DT degazor termic; PA - pompa de alimentare; PIP: prencalzitor de nalta presiune. Energia mecanic produs n turbina cu abur este utilizat pentru antrenarea generatorului electric (GE). n acest punct are loc conversia energiei mecanice n energie electric.

5

Aburul evacuat din turbin intra n condensator (K) care reprezint sursa rece a ciclului termodinamic. n condensator agentul de lucru trece din faza gazoas (abur) n faz lichid (ap). Pentru a asigura sursa rece a ciclului se utilizeaz un agent de rcire exterior: ap sau (mai rar) aer. Apa rezultat prin condensare (condensat principal) este preluat de o pompa de condensat (PC) fiind trimis spre cazanul de abur. nainte de a intra n cazan apa trece printr-o serie de schimbtoare de caldur, efectul fiind o cretere de temperatur. Creterea temperaturii se realizeaz pe baza unei cote de abur extrase din turbin. Aburul se condenseaza n interiorul schimbtoarelor transfernd cldura lui ctre ap. Practic, fluxul termic corespunztor acestei prenclziri parcurge un circuit nchis n interiorul conturului de bilan al circuitului termic. Din acest motiv procesul descris mai sus, prin care este ridicat temperatura apei de alimentare a cazanului, poart numele de prencalzire regenerativ, iar schimbatoarele de cldur sunt prenclzitoare regenerative. Prenclzitoarele regenerative sunt de dou categorii: de suprafa : apa circul prin interiorul unor evi, iar aburul pe la exteriorul acestora. De amestec : ntre cei doi agenti termici (apa, respectiv abur) nu exist o suprafa de schimb de cldur, ei intrnd n amestec. Prin amestec apa este adus la starea de saturaie realizndu-se n acelai timp o eliminare a gazelor dizolvate n ea (oxigen, bioxid de carbon). Aceast degazare termic este necesar deoarece gazele dizolvate pot conduce la fenomene de coroziune a suprafeelor de schimb de cldur din cazan. n acest sens, prenclzitoarele de amestec sunt ntlnite sub denumirea de degazoare termice (DT). Etapa de compresie aferent ciclului termic este asigurat prin intermediul unei pompe de alimentare (PA). n mod obinuit acest echipament este plasat n mijlocul lanului de prencalzitoare regenerative, dup degazorul termic. Prin poziia ei, pompa de alimentare mparte circuitul de prenclzire n prenclzitoare de joas presiune (PJP) plasate n amonte, respectiv de nalt presiune (PIP), plasate n aval de pomp.

1.3. Instalaii de turbine cu gaze prezentarea instalaiei.

6

Instalaia de turbin cu gaze (ITG) este o main termic motoare care realizeaz conversia energiei chimice nglobate n combustibil n energie mecanic. Fluidul de lucru utilizat n cadrul ITG este un gaz: aer, bioxid de carbon, heliu, etc. Pentru a funciona, instalaiile moderne de turbine cu gaze utilizeaz un ciclu termodinamic de tip Brayton (Joule). n fig. 2. este prezentat schema de principiu pentru ITG, ntlnit n mod curent n cadrul centralelor electrice. Agentul de lucru utilizat n cadrul acestei scheme este aerul atmosferic.

Figura 2. Schema de principiu pentru o instalaie de turbin cu gaze. FA - filtru de aer; K - compresor; CA - camera de ardere; TG - turbina cu gaze; AZ - amortizor de zgomot; GE - generator electric.

Aerul este aspirat de ctre compresor prin intermediul filtrului de aer (FA). Acesta are rolul de a opri eventualele impuritti mecanice ce ar conduce la erodarea i distrugerea treptat a paletajului compresorului. Compresorul (K) ridic presiunea aerului pna la nivelul corespunzator intrarii n camera de ardere (CA). n acest punct aerul se amesteca cu combustibilul si are loc procesul de ardere. Gazele de ardere evacuate din camera de ardere se destind n continuare n turbina cu gaze (TG), producnd lucru mecanic. O parte din lucru mecanic este utilizat pentru antrenarea compresorului (compresorul si turbina cu gaze sunt plasate pe aceeasi linie de arbori), iar restul serveste la antrenarea generatorului electric (GE). La esaparea din turbina cu gaze este prevazut un amortizor de zgomot (AZ). Rolul acestuia este de a limita nivelul de zgomot (provocat de evacuarea gazelor de ardere) n cadrul unor limite acceptabile. n continuare gazele de ardere sunt evacuate n atmosfera. Din punct de vedere termodinamic, pentru schema prezentata n figura 2. se remarc urmtoarele elemente: Sursa cald a ciclului termodinamic corespunde camerei de ardere. n acest punct agentul de lucru (aerul atmosferic) intr n contact direct cu combustibilul participnd la procesul de ardere. La sursa rece circuitul se nchide prin intermediul atmosferei. n mod conventional o astfel de instalatie este considerat c lucreaz n circuit deschis. O ITG n circuit deschis utilizeaz n mod exclusiv ca agent termic aerul atmosferic. Desi au proprietati termodinamice mai bune, bioxidul de carbon si heliul nu pot fi folosite n astfel de instalatii. Faptul ca agentul de lucru este evacuat n atmosfer ar implic existenta unei surse de CO2 sau He care sa alimenteze n permanent compresorul, element ce ar conduce la cresterea costurilor de producere a energiei electrice peste limitele acceptabile. Utilizarea celor doua gaze mentionate mai sus se preteaza pentru acele ITG care lucreaz n circuit nchis (vezi figura 3). n acest caz sursa rece a ciclului este asigurat de un schimbator de caldur de suprafat n care agentul de lucru este rcit de un fluid exterior. De asemeni la sursa cald exist un schimbator de caldur de suprafat, iar agentul de lucru nu mai intra n 7

contact direct cu produsele de ardere. O astfel de schem este folosit izolat, doar n cadrul unor filiere de centrale nuclearo-electrice. n cele ce urmeaz vor fi abordate doar ITG n circuit deschis.

Fig. 3. Schema de principiu pentru o ITG n circuit nchis a - combustibil; b - agent de lucru (C02, He); c - fluid de racire (apa); K - compresor; CA - camera de ardere; TG - turbina cu gaze; GE generator electric; R racitor. 1.4. Centrale nuclearo electrice (CNE). Desi este contestata de o buna parte a opiniei publice, energetica nucleara ocupa si va ocupa n continuare un loc important n sectorul producerii de energie electric si termic. Pozitia CNE este ntrit si de faptul c aceast filier energetic se apropie foarte mult de conceptul de ,,central electrica curat, cu impact redus asupra mediului nconjurator. Semnificativ este faptul ca aportul CNE la emisia de bioxid de carbon n atmosfera este practic nul. O centrala nuclearo-electrica este mpartita n doua module distincte: reactorul nuclear: asigura conversia energiei de fisiune n energie termica; partea clasica: asigura conversia energiei termice n energie mecanica avnd la baza un ciclu termodinamic. Uzual, centralele nuclearo-electrice sunt clasificate n functie de caracteristicile reactorului. Principalele elemente ce caracterizeaza un reactor nuclear sunt: combustibilul nuclear; agentul de racire; moderatorul. Agentul de racire are rolul de a prelua caldura dezvoltata prin fisiune n zona activa a reactorului si de a o transmite mai departe catre partea clasica a centralei. Moderatorul realizeaza o ncetinire a neutronilor rezultati prin fisiune nucleara pna la un nivel de energie favorabil producerii unor noi reactii de fisiune. n multe cazuri moderatorul are n acelasi timp si rol de agent de racire. Uzual, reactoarele dotate cu moderator sunt cunoscute ca reactoare cu neutroni termici. O alta clasificare a centralelor nuclearo-electrice se poate face n functie de numarul de circuite: CNE cu un singur circuit (vezi fig.4a): f1uidul de racire al reactorului este n acelasi timp agent de lucru n partea clasica a centralei. CNE cu doua circuite (vezi fig. 4b): un circuit primar care asigura racirea reactorului; un circuit secundar corespunzator agentului de lucru din partea clasica a centralei.

8

Fig. 4. Schema de principiu pentru o centrala nuclearo-electrica a - cu un singur circuit (BWR); b - cu doua circuite (PWR, PHWR), RN - reactor nuclear; GA - generator de abur; PC - pompa de circulati; TA - turbina cu abur; GE - generator electric; KA - condensator; PA - pompa de alimentare. Se poate remarca ca majoritatea covrsitoare a reactoarelor nucleare utilizeaza apa usoara (att ca moderator, ct si ca agent de racire) n combinatie cu uraniu mbogatit (PWR, BWR). O filiera aparte este reprezentata de PHWR bazata pe apa grea (n dublu rol de moderator si agent de racire), respectiv pe uraniu natural. Reprezinta solutia aleasa pentru echiparea CNE Cernavoda. Utilizarea drept agent de racire a unor gaze (He, C02) reprezinta o solutie utilizata n mod izolat (Marea Britanie) nereusind pna la ora actuala sa se impuna pe piata energetica. Dupa cum s-a specificat mai sus majoritatea covrsitoare a reactoarelor nucleare utilizeaza ca agent de racire apa usoara (H2O) sau apa grea (D2O). n cazul CNE cu doua circuite, restrictiile existente privind racirea impun ca aceasta apa sa fie n permanenta n stare lichida n interiorul reactorului. Temperatura maxima a apei de racire la iesirea din reactor nu depaseste n general 290 - 3300C. Deci apare o limitare si din punct de vedere al temperaturii si implicit al presiunii agentului termic ce evolueaza n circuitul secundar al CNE. O consecinta a acestor limitari este faptul ca majoritatea tipurile de CNE aflate la ora actuala n stadiu comercial utilizeaza drept agent de lucru n partea clasica aburul saturat, care evolueaza dupa un ciclu de tip Rankine. Aburul este produs direct n reactor (cazul CNE cu un circuit), sau ntr-un generator de abur, pe baza caldurii primite de la agentul de racire al reactorului (cazul CNE cu doua circuite). Producerea directa de abur n reactor are avantaje termodinamice prin eliminarea degradarilor de temperatura ce apar datorita transferului de caldura dintre circuitul primar si cel secundar. n acest caz sunt necesare precautii suplimentare deoarece exista posibilitatea antrenarii de catre abur a unor compusi radioactivi din reactorul nuclear. Nivelul de presiune si temperatura al aburului din circuitul secundar depinde de tipul reactorului si de agentul de racire primar: 69 - 71 bar la BWR, respectiv 38 - 50 bar la PWR si PHWR . Destinderea aburului n turbina se realizeaza aproape integral sub curba de saturatie. Exista pericolul ca umiditatea aburului sa creasca peste limita admisibila, ducnd la intensificarea procesului de eroziune al paletelor mobile. Pentru a elimina acest neajuns se ntreprind doua actiuni: separarea mecanica a picaturilor de apa ce apar n decursul destinderii aburului n turbina; suprancalzirea aburului. n fig. 5 este prezentata schema simplificata pentru o CNE cu doua circuite.

9

Fig. 5. Schema simplificata pentru o CNE cu doua circuite RN - reactor nuclear; GA - generator de abur; CMP - corp de medie presiune; CJP - corp de joasa presiune; GE - generator electric; KA - condensator de abur; PJP - prencalzitor de joasa presiune; D - degazor termic; PA - pompa de alimentare; PIP - prencalzitor de nalta presiune; SM - separator mecanic de picaturi; SI suprancalzitor Separatorul mecanic de picaturi (SM) este amplasat dupa corpul de medie presiune al turbinei cu abur. Picaturile astfel drenate sunt trimise n degazorul termic. Dupa ce trece prin SM aburul este saturat uscat (titlul x= 1). nainte de a fi admis n corpul de joasa presiune aburul este usor supranca1zit ntr-un schimbator de caldura - SI. Pentru aceasta operatie este utilizat abur prelevat din conducta de legatura GA - CMP. Condensatul rezultat n urma procesului de suprancalzire este directionat fie n prencalzitorul de nalta presiune, fie direct n generatorul de abur. Se mentioneaza faptul ca suprancalzirea nu are un caracter termodinamic, ca n cazul CCA, ci doar unul tehnologic, de limitare a umiditatii aburului ce evolueaza n turbina. 1.5. Centrale electrice echipate cu motoare diesel (CDE). n domeniul unitatilor energetice de mica capacitate, motoarele cu ardere interna s-au dovedit a fi una din cele mai atractive solutii. Dintre acestea, n domeniul producerii de energie electrica s-a detasat motorul care are la baza un ciclu termodinamic de tip Diesel. Principalele domenii n care acest tip de masina termica este utilizat cu succes sunt: Instalatii de vrf si siguranta pentru: consumatori industriali care necesita continuitate n alimentarea cu energie electrica, serviciile proprii vitale ale centralelor electrice (cu o mentiune pentru CNE), spitale, aeroporturi, etc. Alimentarea unor consumatori izolati a caror racordare la un sistem energetic nu este fezabila din punct de vedere tehnico-economic. Din punct de vedere constructiv se detaseaza doua categorii de motoare Diesel: n doi timpi, respectiv n patru timpi.

10

1.6. Centrale hidroelectrice (CHE). Centralele hidroelectrice utilizeaza ca sursa de energie primara energia hidraulica a apei, pe care prin intermediul energiei mecanice o transforma n energie electrica. Principalele surse de energie hidraulica sunt constituite din energia cursurilor de apa (cursuri naturale sau artificiale) si energia mareelor. Centralele care folosesc energia naturala a rurilor, se bazeaza pe exploatarea diferentei de nivel a apei ntre bieful amonte si aval de sectiunea centralei. Aceasta diferenta de nivel se poate crea partial artificial, prin construirea unui baraj care sa ridice nivelul apei n amonte de sectiunea barata. Acest tip de centrale se numesc centrale hidroelectrice sau hidrocentrale (CHE). Centralele care folosesc energia hidraulica artificial creata sunt centralele cu pompareacumulare. Ele preleveaza apa dintr-un rezervor inferior si o pompeaza ntr-un rezervor superior, realizndu-se astfel o diferenta de nivel H, a carei energie hidraulica va fi folosita dupa necesitati. Acest tip de centrale se numesc centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompaj (CHEAP). Centralele care folosesc energia mareelor se bazeaza pe variatia nivelului marilor si oceanelor datorata fenomenului de flux si ref1ux. Acest tip de centrale se numesc centrale mareo-electrice (CME). La o amenajare hidrotehnica. caderea (H) se poate realiza fie prin ridicarea nivelului apei cu ajutorul unui baraj, fie printr-o derivatie a apei, care are o panta mai mica dect panta naturala a rului. Prin aplicarea uneia din cele doua solutii se obtine practic o cadere concentrata care poate fi utilizata ntr-o centrala hidroelectrica. Avnd n vedere cele de mai sus, se pot distinge trei tipuri de amenajari: - amenajare cu baraj, - amenajare cu derivatie, - amenajare mixta (baraj + derivatie), - amenajare complexa. Amenajarea cu baraj - este amenajarea la care ntreaga cadere este realizata de catre baraj, prin ridicarea nivelului apei amonte de sectiunea barata. Pentru utilizarea caderii unui ru ntre doua puncte A si B, se va construi un baraj n punctul B, astfel nct coada lacului sa ajunga n punctul A; Se creeaza astfel o cadere concentrata H, de valoare aproximativ egala cu diferenta de nivel dintre punctele B si A. Posibilitatea realizarii caderii concentrate cu ajutorul barajului este determinata n primul rnd de topografia terenului amonte de sectiunea barata. Este evident ca o panta mai mare a rului ntre punctele A si B va conduce la obtinerea unei caderi concentrate mai mari. De asemenea, trebuie tinut cont de configuratia malurilor n amonte de sectiunea barata deoarece inundarea de mari suprafete de teren poate fi imposibila sau foarte costisitoare. De regula, astfel de scheme de amenajare a cursurilor de apa se realizeaza n depresiunile naturale care formeaza cuveta lacului. n cazul rurilor cu pante relativ mici dar cu debite importante, n vederea evitarii inundarii de mari suprafete de teren, se prefera crearea unei cuvete artificiale, prin construirea de diguri amonte de sectiunea barata, fig. 6.

11

Fig. 6. Schema de amenajare cu bara Amenajarea cu derivatie - fig. 7., este amenajarea la care caderea se realizeaza prin devierea cursului apei din albia naturala pe o derivatie construita artificial si care are panta mult mai mica dect panta naturala a rului.

Fig. 7. Schema de amenajare cu derivatie Se obtine astfel n punctul C o concentrare a caderii H de valoare aproximativ egala cu diferenta de cota ntre punctele C si D, D fiind punctul de restitutie a apei n albia naturala. n acest caz, rolul barajului este de a devia apa din cursul natural n derivatie, fapt pentru care terenurile inundate n amonte de sectiunea barata sunt nesemnificative. Adoptarea unei astfel de scheme de amenajare depinde de posibilitatea de realizare a derivati ei, respectiv de topografia 12

terenurilor adiacente amenajarii. De asemenea, lungimea derivatiei, respectiv costurile de realizare a ei influenteaza n mod decisiv adoptarea unei astfel de scheme de amenajare. Amenajarea mixta - fig. 8., este amenajarea la care concentrarea caderii H se realizeaza att de catre baraj prin ridicarea nivelului apei amonte de sectiunea barata ct si prin devierea cursului natural al rului printr-o derivatie. O astfel de amenajare este caracteristica rurilor de munte, a caror curs natural are o panta semnificativa si terenurile adiacente permit crearea usoara a unei cuvete naturale n urma bararii sectiunii de curgere. Prin adoptarea unei astfel de scheme de amenajare, se creeaza acumulari si cu rol de regularizare a debitului, crendu-se stocuri de apa pentru folosinte energetice si atenundu-se viiturile.

Fig. 8. Schema de amenajare mixta Amenajarea complexa - este amenajarea la care se combina cele trei tipuri de amenajare enumerate mai sus, n scopul valorificarii ntregului potential energetic al unui ru si a satisfacerii a ct mai multor cerinte. n figura 9.este prezentata amenajarea complexa a bazinului Somes remarcndu-se amenajarile cu baraj la centralele aval de Tarnita, amenajarile cu derivatie la captarile de apa din bazinele hidrografice adiacente si amenajarea mixta n cazul centralei Mariselu.

13

Fig. 9. Schema de amenajare complexa

1.6.1. Principalele construcii ale amenajrilor hidroenergetice AH. Barajul este constructia hidrotehnica care are drept scop ridicarea nivelului apelor n scopul devierii lor ntr-o aductiune sau al acumularii lor n vederea regularizarii debitelor. Barajele se pot clasifica pe mai multe criterii dupa cum urmeaza: a. dupa materialul din care sunt executate: - baraje de pamnt - care folosesc ca materiale de constructie balast, argila sau alte materiale locale (fig. 10), - baraje de piatra - care folosesc ca materiale de constructie arocamentele sau zidaria uscata, - baraje de beton, - baraje de beton armat - care folosesc ca materiale de constructie si elemente de beton armat, - baraje de materiale diverse - care folosesc ca materiale de constructie lemnul si(sau) metalul. b. dupa tipul constructiv: - baraje masive (sau de greutate) - care prin propria greutate asigura stabilitatea la alunecare si rasturnare (fig. 11), - baraje cu rosturi largite sau evidate - sunt baraje masive n care sunt dispuse goluri n zona de mijloc a barajului (fig. 13), - baraje cu contraforti - care transmit presiunea apei prin elemente n forma de placi, arce, etc. contrafortilor verticali si apoi fundatiei; se executa din beton armat. Un caz particular si desfolosit este barajul n arc (fig. 12), - baraje ancorate, precomprimate sau n consola - care prin ancorarea n terenul de fundatieasigura stabilitatea la alunecare si rasturnare. c. dupa scop: - baraje de derivatie - care ridica nivelul apei n amonte astfel nct aceasta sa poata fi preluata de o derivatie, - baraje de acumulare - care ridica si retin apele n amonte n vederea regularizarii debitelor. 14

d. dupa folosinta: - baraje pentru producerea energiei electrice, - baraje pentru transporturi pe apa, - baraje pentru lucrari de hidroamelioratii, - baraje pentru alimentari cu apa, - baraje pentru atenuarea viiturilor, - baraje pentru folosinte complexe - o combinatie a doua sau mai multor functii enumerate mai sus. e. dupa modul de descarcare a apei din amonte n aval: - baraje deversante - care permit trecerea debitului excedentar peste o anumita parte a barajului, - baraje nedeversante - care nu permit trecerea debitului excedentar peste baraj, evacuarea acestuia facndu-se prin constructii speciale (canale, puturi, galerii, etc.). 1.6.2. Tipuri reprezentative de baraje.a. Baraje de pamnt :

Fig. 10. Baraje de pamnt A omogen; B neomogen; C mixt. n general barajele de pamnt sunt realizate din nisipuri, argile sau pietrisuri puse n opera omogen sau mixt. Sectiunea unui baraj de pamnt este de obicei trapezoidala, avnd taluzele cu pante de 1/1,5 - 1/2. Pentru asigurarea etanseitatii barajului se adopta fie solutia de asezare pe paramentul amonte a unui ecran impermeabil (argila, mixturi asfaltice, beton, metal, etc.), caz n care barajele se numesc cu masca, fie prin construirea n sectiunea centrala, a barajului a unui profil impermeabil, caz n care barajul se numeste cu nucleu. 15

Acest tip de baraje se construiesc n general pe terenuri care nu suporta ncarcari specifice mari. n cazul n care terenul de fundare nu este impermeabil, nucleul de etansare sau masca barajului se prelungesc n adncime pna la intersectarea cu un teren impermeabil. b. Baraje de greutate :

Fig. 11. Baraje de greutate 1 corpul; 2 fundatie; 3,4 parament; 5,6 picior; 7 coronament. Barajele de greutate rezista actiunii de mpingere a apei prin actiunea greutatii proprii, fiind creata rezistenta la rasturnare fata de piciorul aval si rezistenta de alunecare fata de fundatie. Sectiunea transversala prin naltimea maxima a barajului poarta numele de profilul barajului, iar linia orizontala, situata la mijlocul coronamentului care leaga un mal de celalalt constituie axul barajului. Profilul clasic al barajelor de greutate se modifica mult n cazul barajelor fluviale, la care debitele necesar a fi evacuate sunt considerabile, fapt ce face necesara echiparea acestora la coronament cu stavile de mari dimensiuni si profilarea taluzelor amonte si aval dupa profile deversante. c. Baraje arcuite:

Fig. 12. Baraj n arc 1 - consola maestra; 2 - console verticale; 3 - arce orizontale; 4 fundatie. Barajele arcuite transmit sarcinile la care sunt supuse att pe directia verticala ct si pe directia orizontala. Practic, barajul este construit consolele verticale ncastrate n fundatie si din arce orizontale, ncastrate n versanti. Dupa modul principal de transmitere a sarcinii barajele 16

arcuite pot fi de greutate n arc (transmiterea preponderent verticala a sarcinii) sau n arc (transmiterea preponderent orizontala a sarcinii). d. Baraje evidate:

Fig. 13. Baraje evidate a - barajul Zerbino; b - barajul Ziegler; c - barajul Kelen; 1 - piatra sparta; 2 - barbacane Prin folosirea betonului la realizarea barajelor de greutate, s-a ajuns la concluzia ca acesta este putin ncarcat fata de capabilitatea lui. Acest lucru, coroborat cu faptul ca mijlocul barajului este mai putin solicitat, a condus la ideea practicarii n corpul barajului a unor goluri. Rezultatul practicarii de goluri n interiorul barajelor de greutate este o ncarcare mai apropiata de capabilitate a zonelor active ale barajului si o economie de material ceea ce conduce la scaderea costurilor. Descarcatorul de ape. Este constructia hidrotehnica care are rolul de a evacua apele din spatele barajului n scopul reglarii nivelului apei n lacul de acumulare. n functie de amplasamentul lor, descarcatorii pot fi de suprafata, de fund, sau o combinatie ntre cele doua tipuri. Descarcatorii sunt prevazuti cu instalatii hidromecanice de nchidere si reglaj ca: stavile si vane, mecanisme de actionare, etc. Disipatorul de energie. Este constructia hidrotehnica amplasata n aval de baraj n sectiunea descarcatorilor de ape si au rolul de disipare a energiei cu care apa este evacuata din baraj. Disiparea energiei se face prin transformarea energiei hidraulice n energie calorica si are drept scop evitarea erodarii albiei naturale n aval de baraj, n acest fel asigurndu-se stabilitatea barajului. Priza de apa. Este constructia hidrotehnica care are rolul de a capta apa din lacul de acumulare si de a o conduce spre aductiune. Priza de apa poate fi amplasata n corpul barajului sau independent de acesta. n vederea evitarii patrunderii n instalatiile aval de priza a corpurilor solide mari (gheata, zai, lemne, aluviuni grosiere, etc), acestea sunt prevazute cu gratare. n cazul prizelor care conduc apa n aductiuni lungi, acestea sunt prevazute cu vane de nchidere care permit punerea la uscat a aductiunii. Aductiunea. Este constructia hidrotehnica care are rolul de a conduce debitele captate de priza de apa catre camerele de echilibru. Dupa modul de tranzitare a apei, cu nivel liber sau sub presiune, aductiunile pot fi canale sau galerii subterane, respectiv conducte metalice sau betonate. Camera de echilibru. Este constructia hidrotehnica care realizeaza legatura ntre aductiune si conducta fortata si are rolul de a prelua suprapresiunile dinamice provocate de variatiile de sarcina cu care functioneaza centrala. Daca aductiunea este cu nivel liber (canal deschis) camerele de echilibru poarta numele de camere de ncarcare, iar daca aductiunea este sub presiune (conducta) camera de echilibru poarta numele de castel de echilibru. Casa vanelor. Este constructia hidrotehnica amplasata imediat n aval de camerele de echilibru si are rolul de a nchide admisia apei n conducta fortata. nchiderea admisiei apei n 17

conducta fortata este necesara n vederea punerii la uscat a conductei fortate sau a izolarii ei n caz de deteriorare. Conducta fortata. Este constructia hidrotehnica care are rolul de a tranzita apa din camera de echilibru la centrala, pe un traseu ct mai scurt si cu o diferenta de nivel mare, realiznd n acest fel o concentrare a caderii. Conducta fortata poate avea unul sau mai multe fire. Datorita acestui fapt, conductele fortate au pante mari, deci viteze de curgere mari (de ordinul m/s) ceea ce conduce la o solicitare statica si dinamica importanta a conductei. Centrala hidroelectrica. Este constructia hidrotehnica n care are loc transformarea energiei hidraulice n energie electrica. Pentru atingerea acestui scop, n centrala sunt instalate vanele de admisie a apei n turbine, turbinele hidraulice, generatoarele electrice, mecanismele de reglare a sarcinii active si reactive, statiile de transformare si conexiuni, instalatiile de protectii si automatizari, camera de comanda.

Fig. 14. Sectiune transversala printr-o centrala hidroelectricaUnde : 1 - generatoare electrice, 2 - servomotor actionare, 3 - panouri de comanda turbina, 4 - grupuri pompe, 5 - schelet metalic, 6 - transformator electric, 7 - canal de cabluri, 8 - pod rulant, 9 - cilindru de beton armat, 10 canale de cablu si conducte, 11 - mecanism manevrare batardou, 12 - canal evacuare, 13 - conducta fortata, 14 - vana de admisie, 15 - inelul de fundare al generatorului, 16 - galerie de acces pentru demontare rotor, 17 - cotul aspiratorului, 18 aspirator, 19 - by-pass pentru evacuarea apei din conducta fortata, 20 - galeria de evacuare a apei din aspirator, 21 - conducta pentru

18

evacuarea apei, 22 - platforma batardou, 23 batardou.

Canalul de fuga. Este constructia hidrotehnica care are rolul de a tranzita apa folosita de turbina spre punctul de restitutie. 1.6.3. Turbine hidraulice. Dupa modul de transformare al energiei hidraulice n energie mecanica, turbinele se clasifica n: - turbine cu actiune: la care transformarea energiei hidraulice n energie mecanica se face prin actiune directa (lovire) asupra palelor rotorului turbinei. Transformarea energiei potentiale n energie cinetica are loc practic numai n statorul turbinei. Energia cinetica la iesirea din rotorul turbinei (energia reziduala) este mica nepunndu-se problema recuperarii ei. Din aceasta categorie fac parte turbinele Pelton, Turgot, Banki. - turbinele cu reactiune: la care transformarea energiei hidraulice n energie mecanica se face prin destinderea apei n rotorul turbinei. Transformarea energiei potentiale n energie cinetica are loc n statorul turbinei (aparat director) si mai ales n rotorul ei, unde distanta dintre palele rotorului formeaza ajutaje convergente ceea ce conduce la cresterea vitezei relative. Energia cinetica la iesirea din rotor (energia reziduala) este semnificativa, fapt pentru care se pune problema recuperarii ei. Acest lucru se realizeaza n aspirator. Din aceasta categorie fac parte turbinele Francis, Deriaz, Kviatcovski. - turbinele elicoidale: la care transformarea energiei hidraulice n energie mecanica se face prin efectul de portanta al palelor rotorului. Transformarea energiei potentiale n energie cinetica se face n statorul turbinei (aparat director), iar rotorul prelucreaza aceasta energie pe baza diferentei de viteza a apei ntre extradosul si intradosul palelor rotorului. Ca si la turbinele cu reactiune, energia cinetica la iesirea din rotor (energia reziduala) este semnificativa, fapt pentru care se pune problema recuperarii ei n aspirator. Din aceasta categorie fac parte turbinele Kaplan si bulb. Turbina Pelton transforma ntreaga cadere neta H n energie cinetica (v2/2g), astfel nct la intrarea si la iesirea din rotor, presiunea apei este aceeasi si egala cu presiunea atmosferica. Turbinele Pelton se construiesc n mai multe variante: - cu ax orizontal, cu unul sau doua rotoare si cu 1 sau 2 injectoare pe rotor, - cu ax vertical, cu un singur rotor si cu 2 pna la 6 injectoare.

19

Fig. 15. Turbina Pelton a,b orizontala; c - verticala n fig. 15.a. este prezentata turbina Pelton monoinjectoare a carei principale elemente componente sunt: 1 - rotorul cu z cupe pe disc, 2 - arborele turbinei, 3 - acul injectorului, 4 - servomotorul de actionare a acului injectorului, 5 - ajutajul injectorului, 6 - vana de admisie a apei, 7 - deflectorul care functioneaza ca regulator de presiune pentru limitarea loviturii de berbec, 8 - ghidaje de deviere a apei spre canalul de fuga, 9 - ghidaje de deviere a apei spre canalul de fuga, 10 batiu, 11 - gratar rar, 12 - canal de fuga. n fig. 15.b. este prezentata turbina Pelton biinjectoare, care are aceleasi componente ca si turbina Pelton monoinjectoare, dar cu observatia ca cele doua injectoare sunt actionate sincron. n fig. 15.c. este prezentata turbina Pelton cu ax vertical, care are principalele componente: 1 - rotorul cu z cupe pe disc; 2 - arborele turbinei; 3 - acul injectorului; 4servomotorul de actionare a acului injectorului; 5-ajutajul injectorului; 6-vana de admisie a apei; 7-deflectorul care functioneaza ca regulator de presiune pentru limitarea loviturii de berbec; 8 carcasa batiu; 9-lagarul radial; 10 - carcasa cu pompe de ulei si anexe. Turbina Francis sunt turbine care prelucreaza preponderent diferenta de presiune a apei ntre intrarea si iesirea din rotor. Functie de rapiditatea ns ele pot fi lente (ns 250). n fig. 16.a. sunt prezentate principalele elemente componente ale turbinelor Francis:

20

1-rotorul turbinei, 2-arborele turbinei, 3-aparatul director, 4-fusele palelor aparatului director, 5,6,7-sistemul de reglaj al pozitiei palelor aparatului director, 8-carcasa spirala, 9-capacul amonte, 10 -capacul aval, 11 -flansa aspiratorului, 12-lagarul radial. n fig. 16.b. este prezentata turbina Francis cu ax vertical cu principalele gabarite (adiametre din conducta-melc de admisie apa, Di-din zona rotor si con aspirator). n fig. 16.e. se prezinta o sectiune printr-o centrala hidroelectrica echipata cu turbina Francis: 1 - turbina; 2 aspiratorul; 3 - vana de admisie a apei n turbina; 4 - cupla ntre arborele turbinei si arborele generatorului; 5-generatorul electric; 6-camera de expansiune; 7- batardoul aval; 8-canalul de fuga.

Fig. 16. Turbine Francis a,b,e simple, c - dubla, d - gemene Turbina Kaplan sunt turbine elicoidale, asemanatoare cu turbinele Francis n ceea ce priveste carcasa spirala, aparatul director si aspiratorul, nsa au rotorul fundamental deosebit. La aceste turbine se regleaza sincronizat att pozitia palelor aparatului director ct si pozitia palelor rotorului, rezultnd o curba de randament mult aplatizata, fapt ce confera acestui tip de turbina caracteristici bune de functionare la sarcini partiale. n fig. 17.b. se prezinta o sectiune printr-o centrala n care se disting turbina Kaplan (1), camera spirala (2), vana de admisie (3), batardoul amonte (4), aspiratorul (5), batardoul aval (6) si canalul de fuga (7).

21

Fig.17. Turbina Kaplan a - elemente componente, b - sectiune printro CHE n fig. 17.a. se prezinta principalele componente ale turbinei Kaplan: 1 - butucul turbinei; 2 - palele rotorice; 3 - ancorajul n butuc al palelor; 4, 5, 6 - sistemul de reglaj al pozitiei palelor rotorice; 7 arborele turbinei (gaurit); 8-arborele de reglaj al palelor rotorice; 9 pistonul servomotorului de reglaj al palelor rotorice; 10-cilindrul servomotorului de reglaj al palelor rotorice; 11-arborele generatorului.

22

Turbina bulb s-a nascut din constatarea ca la caderi mici, sub 10 m turbinele Kaplan nu mai sunt economice, fiind restrnse la puteri mici si mijlocii datorita pierderilor mari de sarcina n rotor. Inovatia a constat n instalarea turbinei ntr-un tub orizontal sau putin nclinat, asemanator unui tub Venturi. Prin aceasta s-a reusit scaderea pierderilor de sarcina si cresterea randamentului.

Fig. 18. Turbina bulb a - elemente componente, b - dispozitie generala n fig. 18.b. se prezinta dispozitia generala a turbinei bulb (1) cu confuzorul (2), vana de admisie a apei (3), difuzorul (4), batardoul aval (5) si sala masinilor (6). n fig. 18.a. se prezinta principalele componente ale turbinei bulb: 1 - rotor tip Kaplan; 2- palele rotorice; 3 - arbore orizontal; 4,5 - lagare; 6 generatorul electric; 7 - excitatoarea; 8 - carcasa bulb; 9 - carcasa exterioara; 10,11 - aparatul director diagonal cu sistemul de reglaj; 12 palele statorice fixe; 13 - put de vizitare; 14 - sistem de ventilatie.

23

2. Impactul asupra sntii.n prezent se pune un accent deosebit pe limitarea efectelor negative determinate de poluarea mediului asupra sntii i viitorului vieii pe Pmnt. De altfel, trebuie remarcat c lupta mpotriva polurii cost mult, cu toate c tratarea deeurilor i efluenelor (scurgerea de mas lichid i gazoas) antreneaz adesea economii de materii prime i de energie. rile industrializate aloc multe mijloace materiale tehnice i bneti necesare cercetrii n acest domeniu, Comunitatea Economic European stabilind n acest sens obiective precise, cum sunt: prevenirea producerii de deeuri, reducerea cantitilor acestora prin valorificarea lor, limitarea polurii mediului ambiant. Dezvoltarea industriei i creterea consumului de energie primar, antreneaz poluarea mediului ambiant (aerului, apelor, pnzelor freatice etc.), astfel nct aceast activitate determin efecte negative asupra nivelului de sntate al oamenilor. Procesele de conversie sunt nsoite de fenomene secundare, neenergetice ntre care impactul cu mediul nconjurtor ocup locul principal. Astfel, utilizarea energiei primare duce nu numai la creterea confortului omului, ci n mod indirect i la unele efecte nedorite cum sunt: poluarea, modificrile scoarei terestre i transformarea n zone aride a unor spaii din ce n ce mai mari etc. Dezvoltarea energeticii afecteaz direct echilibrul naturii pe tot lanul energetic: extracie, instalaie de conversie (producere de energie electric), acumulri de ap (baraje de acumulri hidroenergetice etc.), transport, distribuie i utilizare a energiei electrice. Impactul reelelor electrice asupra mediul ambiant poate fi privit din cel puin dou puncte de vedere, i anume: influena reelelor electrice asupra mediului ambiant; influena mediului ambiant asupra reelelor electrice. Principalele tipuri de poluri pe care reelele electrice le genereaz asupra mediului nconjurtor sunt: vizual deteriorarea peisajului; sonor zgomote produse de funcionarea sau vibraii ale elementelor (conductoarelor) reelelor electrice i n special, a transformatoarelor; zgomote produse de descrcarea corona pe liniile de nalt i foarte nalt tensiune; electromagnetic: efecte sonore i luminoase ale descrcrii corona, perturbaii radio i ale emisiunilor de televiziune, nfluene ale cmpului electric i magnetic asupra organismelor vii; psihic i pericole (riscuri) de accidente: teama provocat de apropierea de reelele electrice i de efectele vizuale i sonore ale acestora; accidente, cazuri mortale. ecologic ocuparea terenurilor; defriarea pdurilor; protecia naturii i a peisajului; influena asupra instalaiilor i construciilor, etc. Utilizarea tensiunilor din ce n ce mai nalte n reelele electrice este determinat de raiuni tehnico-economice, pentru transportul de puteri electrice pe distane din ce n ce mai mari. Pentru liniile electrice de medie i joas tensiune impactul cu mediul nconjurtor se refer, ndeosebi la: ocuparea terenurilor, defriarea pdurilor, poluarea vizual i impactul cu alte elemente de construcii i instalaii.

24

Poluarea sonor genereaz multiple efecte asupra organismului, n funcie de trei parametri: intensitate (trie), nlime (frecven) i durat. Poluarea sonor produs de centralele i reelele electrice poate s aib caracter intermitent sau permanent. Depirea unor anumite valori poate deveni nociv pentru om. Nocivitatea zgomotelor are consecine diverse, pornind de la generarea unui sentiment de fric mergnd dup caz pn la pierderea total sau parial a auzului. Nivelul de zgomot depinde de intensitatea i de frecvena lui, fiind divers n centralele i reele electrice, att ca natur (mecanic, electric, magnetic, electrodinamic, termic), precum i ca durat (permanent, intermitent). n unele cazuri, un acelai utilaj produce componente de natur diferit. Motoarele electrice de exemplu, determin att vibraii ale circuitului magnetic ct i zgomote aerodinamice, iar ventilatoarele dau natere la zgomote de natur aerodinamic peste care se suprapune i o component mecanic. Zgomote cu caracter intermitent sunt produse n centralele i reelele electrice de ctre echipamente n unele etape ale funcionrii lor. Conectarea i deconectarea unui ntreruptor de medie sau nalt tensiune, ca i a unui contactor electric, sunt nsoite ntotdeauna i de zgomote puternice. Zgomote cu caracter permanent se produc n centralele i reelele electrice pe toat durata funcionrii instalaiilor. Liniile electrice aeriene de nalt i foarte nalt tensiune sunt nsoite n funcionarea lor de un zgomot specific determinat de descrcarea corona (descrcri electrice incomplete n jurul conductoarelor sub tensiune). Ca orice descrcare electric, acest fenomen este nsoit de zgomote i de emisie de lumin. Sub liniile aeriene de 220 kV i 400 kV, ca i n staiile de transformare cu aceleai tensiuni, se aud zgomote specifice, iar n unele cazuri noaptea, se observ i efectul luminos al fenomenului. Descrcarea corona determin un zgomot a crui intensitate depinde de raza conductorului (cu ct conductorul este de raz mai mic cu att fenomenul corona este mai accentuat), de numrul de conductoare din fascicul i de umiditatea atmosferic. Nivelul zgomotului audibil calculat variaz ntre (40...60) dB (raportat la 20 P), n funcie de tensiunea liniei electrice, de numrul de conductoare pe faz, de seciunea conductoarelor, condiiile meteorologice i distana fa de faza exterioar a liniei electrice. Transformatoarele de putere i autotransformatoarele genereaz zgomote, compuse dintrun ton fundamental de 100 Hz i armonice ale acestuia, repartizate n funcie de tipul i caracteristicile echipamentului. Aceste armonici scad cu frecvena. Zgomotul se datoreaz vibraiilor miezului magnetic i nfurrilor care se transmit prin uleiul electroizolant i cuv. Zgomote cu caracter intermitent sunt date i de ventilatoarele de aer, care servesc la rcirea transformatoarelor atunci cnd acestea sunt n funciune. Prezena descrcrii corona n instalaiile de nalt tensiune conduce i la pierderi de energie electric, care sunt dependente de o serie de factori constani (tipul stlpului, seciunea conductorului fascicular, distana dintre conductoarele unui fascicul i distana dintre faze) i factori variabili (tensiunea de serviciu a liniei electrice, condiiile meteorologice, starea suprafeei conductoare, clemelor i armturilor, tipul i gradul de poluare al izolatoarelor). Pierderile prin descrcarea corona nu depind de puterea transmis n instalaie i reprezint cteva procente din capacitatea de transport a liniei. Poluarea psihic este ntlnit n sentimentul de team pe care-l provoac instalaiile electrice asupra factorului uman. Acest sentiment este valabil i pentru personalul instruit care lucreaz n staiile de transformare, de conexiuni, care manifest team cu caracter temporar (la declanrile intempestive ale ntreruptoarelor aflate n imediata apropiere) sau cu caracter permanent (teama pe care o inspir efectele presupuse ale cmpului electric i magnetic asupra strii de sntate). Influena cmpului electric produs de ctre instalaiile electrice asupra organismelor vii formeaz obiectul unor cercetri din ce n ce mai ample i mai profunde, odat cu creterea tensiunilor utilizate n reelele electrice. Din msurtorile efectuate a rezultat c, la o linie electric aerian cu tensiunea nominal de 400 kV cu dublu circuit, cmpul electric are valori de 25

pn la 15 kV/m. Pentru o linie aerian cu tensiunea nominal de 765 kV, valorile maxime msurate ale cmpului electric la sol pot depi 15 kV/m. Valorile limit admise ale cmpului electric nc nu sunt complet definite; studiile efectuate au pus n eviden fenomene de: oboseal, scderea ateniei, slbiciune n membrele superioare, senzaii de ameeal, schimbarea ritmului de somn cu insomnii i treziri frecvente, n cazul persoanelor care lucreaz n zone cu cmpuri electrice intense. n prezent se consider faptul c pentru valori sub 5 kV/m nu exist pericole pentru om, ntre 5 kV/m i 25 kV/m trebuie s se limiteze timpul de lucru n cmp electric, iar peste 25 kV/m nu se poate lucra dect lund msuri speciale de protecie. Problemele legate de efectele cmpurilor magnetice asupra organismelor vii sunt n studiu, nefiind nc definite complet limitele admise i nici efectele concrete asupra factorului uman. Pericolele (riscurile) de accidente datorate curentului electric sunt n principal electrocutrile i arsurile. Electrocutrile sunt provocate de trecerea unui curent electric prin corpul omului, fie ca urmare a atingerii directe cu partea metalic a unei instalaii electrice aflate sub tensiune, fie indirect prin atingerea unor elemente metalice care au ajuns accidental sub tensiune (conturnri sau strpungeri ale elementele electroizolante, inducie). Curentul electric care trece prin corpul omenesc, n funcie de frecvena i intensitatea lui, poate provoca efecte diferite. Astfel, un curent electric de 50 Hz cu o intensitate de pn la 0,9 mA este insensibil, ntre (1,2...1,6) mA provoac senzaii de furnicturi, ntre (8...9,5) mA dureri de brae, iar la 15 mA desprinderea omului de elementul aflat sub tensiune nu se mai poate face cu fore proprii. Aceste fenomene au condus la concluzia c pentru a nu fi periculos, curentul electric prin om nu trebuie s depeasc 10 mA. n curent continuu aceast limit este de 50 mA. n curent alternativ, la valori mai mari de 10 mA, n funcie de durata de trecere a curentului electric, organismul viu este lezat, cele mai grav afectate fiind inima i sistemul nervos. Se poate produce moarte prin electrocutare, caz destul de des ntlnit n instalaiile energetice. Arsurile generate de efectul termic al arcului electric asupra organismului viu sunt, n general, mai grave dect arsurile provocate de alte cauze. Arcul electric comport temperaturi nalte i totodat poate determina transferul pe suprafaa corpului uman de metale topite. Efectele posibile ale cmpurilor electromagnetice asupra organismului uman. Sistemele biologice sunt influenate sub o form sau alta de cmpurile electrice, magnetice i electromagnetice. Interaciunea radiaiilor electromagnetice cu esuturile biologice nu sunt nc suficient elucidate. Deosebit de afectate sunt organele puin irigate cu snge (ochi, bila, coloana vertebral, etc.). Pot apare pericole datorit radiaiilor parazite ale liniilor de nalt tensiune, punctelor de transformare, emitoarelor radio-tv., radarelor, sistemelor de comunicaii civile i militare. Influena radiaiilor electromagnetice asupra corpului uman reprezint un vast i complicat cmp de interaciune dintre sistemele biologice i cmpul electromagnetic, cu att mai mult cu ct dezvoltarea a dus la creterea fondului de radiaii electromagnetice din jurul nostru. Ultimele studii i cercetri au scos n eviden influena nociv asupra corpului uman a cmpurilor electrice i magnetice de mare intensitate, a cmpului electromagnetic de diferite frecvene, care au intensiti peste anumite limite. Cmpurile menionate mai sus au influene duntoare sau nocive datorit energiei acestora indus n organismul uman considerat ca sistem biologic. Acest mecanism complex nu este cunoscut n totalitate, iar n momentul de fa cunotinele n ceea ce privete interaciunea cmpului electromagnetic cu sistemul biologic, la noi n ar, sunt deficitare. Acest nou domeniu de cercetare are un caracter interdisciplinar. Sistemul biologic este foarte complex, iar structura acestuia este cunoscut n mare msur. n ciuda faptului c proprietile cmpului electromagnetic sunt cunoscute, este aproape imposibil s se interpreteze efectele lui asupra sistemelor biologice pe baza cunotinelor existente. Interaciunea primar a cmpului electromagnetic i celula vie are loc la nivel molecular. Aceast interaciune poate cauza efecte biologice asupra celulelor, esuturilor, organelor, astfel nct, n final se ajunge la concluzia c

26

exist cunotine insuficiente pentru perceperea i nelegerea ntregului mecanism al interaciunii. Penetraia cmpului electromagnetic. Cnd se ncearc s se determine efectele biologice posibile ale cmpurilor electromagnetice este necesar s se cunoasc densitatea de putere a cmpului care interacioneaz cu sistemul biologic. Datorit fenomenelor fizice variate, adesea se produce un efect de ecranare. Cmpul exterior poate fi n mod considerabil redus n sistemul biologic sau chiar se poate preveni penetraia sa. Pentru cmpurile electrice cu frecvene sczute (mai mici de 1 MHz) acest efect de ecranare apare n dou moduri. esuturile biologice sunt ecranate n parte prin polarizarea electric i n parte de sarcinile care curg la suprafaa lor. Din aceast cauz ecranarea electric este important pentru cmpurile cu frecven foarte sczut. De exemplu, la 1 MHz este posibil numai la 1 din 1000 de cazuri, cmpul electric s penetreze esutul biologic. Cmpurile magnetice alternative produc cureni de inducie, aa numiii cureni turbionari, care slbesc cmpul. Intensitatea cmpului magnetic n organism descrete cu distana de la suprafa. Ecranarea magnetic este ineficient pentru frecvene sczute, cmpul magnetic ptrunznd n organism cu ntreaga intensitate pan la frecvena de 10 MHz. Intensitatea cmpurilor electromagnetice cnd se trece de la un mediu la altul, parte din energia undei va fi reflectat. Cantitatea reflectat depinde de diferena impedanelor celor dou medii. Acea parte a undei care penetreaz esutul va fi absorbit dup o anumit distan i energia undei va fi transformat n cldur. Adesea, exist una sau mai multe frecvene de rezonan molecular la care absorbia este mai mare, aa numita dispersie anormal sau relaxare dielectric. Interaciunea dintre sistemele biologice i radiaia electromagnetic este dominat de ap. Cnd o molecul de ap este expus la un cmp electromagnetic, tinde s se orienteze n direcia cmpului electric. Apa devine polarizat. Gradul de polarizare este sczut datorit micrii termice. Pn la frecvene de ordinul GHz absorbia cmpurilor electromagnetice n ap este dominat de efectul Joule. Absorbia este influenat puternic de concentraia de ioni din ap. Mrimea absorbiei n esuturi este determinat ntr-un mare grad de coninutul lor de ap. Pentru esuturile cu un coninut mare de ap dependena absorbiei de frecven s-a dovedit ca fiind similar cu aceea pentru ap. Pentru astfel de esuturi rezistivitatea i permitivitatea descresc cu creterea frecvenei cmpului. Aceasta se datoreaza polarizrii de-a lungul membranelor celulare. Pentru esuturile cu un coninut sczut de ap mecanismul este asemntor doar c valorile permitivitii i rezistivitii sunt diferite i dependena lor de frecven este mai puin neleas. Energia de absorbie a esuturilor cu un coninut crescut de ap poate fi de pn la 60 de ori mai mare dect n esuturile cu un coninut sczut de ap. Aceasta nseamn c absorbia cmpurilor electromagnetice de ctre organism, adic nclzirea corpului nu este distribuit n mod egal, dar este dependent intr-un grad nalt de coninutul de ap al fiecrui esut. Permitivitile diferite ale variatelor esuturi pot cauza de asemenea reflexii ntre diferitele straturi ale esutului. Aceasta n schimb poate cauza unde staionare i spoturi calde care uneori fac dificil precizarea locului n care se va produce maximum de absorbie i de temperatur. Efectele posibile ale cmpurilor electromagnetice cu frecven sczut : Din punct de vedere teoretic, cmpurile cu frecven sczut pot afecta sistemul biologic n trei moduri : afectarea strii moleculelor; afectarea unor mari grupri de molecule (cum sunt celulele i organele); afectarea contienei i comportamentului. Efectele asupra celulelor i organelor. Efectul termic : Un cmp electromagnetic poate produce cureni de inducie n diferite zone ale sistemului bilologic. Curenii electrici astfel generai produc cldur. Producerea de cldur cauzat de cmpul electromagnetic poate avea desigur, un efect duntor direct, se produc n primul rnd cnd creterea temperaturii afecteaz viteza de reacie a proceselor biochimice. Cnd se determin o posibil nclzire local trebuie luat n considerare rcirea prin conductibilitatea termic, convecie, evaporare i radiaie.

27

Efectele posibile ale cmpurilor de nalt frecven : Componenta electric a cmpurilor electromagnetice de nalt frecven poate penetra esuturile biologice. Pentru aceste cmpuri se folosete ca unitate de msur, densitatea de putere. Densitatea de putere maxim admis pentru timp de expunere de 6 minute, pentru banda de frecvene 2-300 GHz, este de 50 W/m2 (5mW/cm2). De asemenea, trebuie luat n considerare cmpul electromagnetic generat de toate sursele existe, adic intensitatea cmpului electromagnetic cumulat. La aceast valoare a densitii de putere, pe lng efectele termice, se pot produce i efecte electrochimice. n lucrrile de specialitate se arat c la intensiti crescute ale cmpului, efectele termice cauzeaz perturbri n dezvoltarea celulei, probabil datorit perturbrii sintezei acesteia. Efectul cmpurilor electromagnetice asupra organelor biologice : Efectul cmpurilor electromagnetice asupra organelor biologice este dependent de intensitatea i frecvena cmpului. Efectul aceluiai cmp asupra diferitelor organe poate fi desigur considerabil diferit. Unele organe sunt mai sensibile dect altele. Unele organe sunt de asemenea, din cauza poziiei lor n organism, mai expuse la aciunea cmpului electromagnetic. Cmpurile electromagnetice afecteaz funciile inimii. Un cmp n impuls afecteaz frecvena cardiac. Multe efecte ale aciunii cmpului electromagnetic au fost raportate ca fiind bazate pe perturbri funcionale ale sistemului nervos, manifestate prin simptome ca: dureri de cap, astenie, creterea oboselii, insomnie, ameeli. Dei destul de rar, totui prin gravitatea, ireversibilitatea i tendina de progresiune, cataracta este considerat ca leziunea cea mai important provocat de cmpurile electromagnetice de nalt frecven. n majoritatea cazurilor, cmpul electromagnetic de frecven nalt este cataractogen n cazul unor intensiti foarte mari. Totui gama periculoas este considerat destul de vast. Msuri i mijloace de protecie contra efectelor cmpurilor electromagnetice : Protecia reprezint etapa final a tuturor msurilor care se iau pentru asigurarea securitii personalului i a populaiei care se afl n zona de aciune a aparaturii electronice de nalt frecven, ultranalt frecvenei microunde de mare putere. n majoritatea cazurilor, prin protecie se neleg orice msuri ndreptate spre reducerea la minim posibil a efectelor nocive ale radiaiilor electromagnetice asupra organismului uman. n prezent s-au elaborat i nsuit multe procedee i mijloace diferite (amplasarea surselor de radiaii, construcii, materiale, etc.) destinate pentru protecia personalului mpotriva radiaiilor electromagnetice. Multe din acestea au fost implementate n practic, altele se afl deocamdat nc n stadiul de elaborare i experimentri. Cercettorii propun principii diferite de clasificare a msurilor de protecie. Toate mijloacele i metodele de protecie sunt separate convenional n trei grupe: organizatorice, tehnico-inginereti i de tratament profilactic. Prima din acestea este orientat spre optimizarea proiectrii dispunerii reciproce a surselor de radiaii i personalului iradiat, precum i spre organizarea unor asemenea cicluri de munc i odihn n care se reuete s se reduc la minimum timpul de aflare a personalului sub radiaii electromagnetice i s se previn ptrunderea lor n zonele periculoase. Scopul msurilor profilactice de tratament este urmrirea rezistenei organismului la aciunea radiaiilor i tratamentului : Metodele tehnice i mijloacele utilizate sunt orientate spre reducerea direct a intensitii cmpului electromagnetic pn la nivelul admis i de aceea, se consider c sunt i cele de baz. n urma msurtorilor de cmp electromagnetic efectuate n teren, ct i din literatura de specialitate, a rezultat c din formele i mijloacele tehnice cele mai eficiente metode de protecie a personalului, sunt: - ridicarea antenelor i a diagramei de directivitate. - efectuarea msurtorilor i marcarea zonelor periculoase; - dispunerea radarelor la distane ct mai mari fac de cladirile cu birouri; - ecranarea aparaturii (emitorilor) din cabinele radarelor; - este obligatoriu ca la uile emitoarelor s existe microntreruptoare care s decupleze emisia n momentul deschiderii acestor ui. - ca mijloace individuale de protecie, utilizarea costumelor de protecie i ochelari de protecie cu pelicul metalizat. 28

n prezent, pe plan mondial, se ntreprind aciuni pentru limitarea efectelor cmpurilor electromagnetice asupra organismelor vii, dintre care cele mai importante sunt: - Normarea intensitii admisibile ale cmpurilor electromagnetice, pentru activitati industriale i pentru locuine, n centre urbane sau rurale. Aceast difereniere este necesar deoarece timpul de expunere a unei persoane difer ntr-o activitate industrial i n spaiul de locuit. De exemplu, n SUA este recomandat densitatea de putere maxim a cmpului electromagnetic de 10 mW/cm2, n domeniul de frecvene de 10 105 MHz. n multe ri sunt elaborate tabele, prin care se determin valorile admisibile n funcie de timpul de expunere. - Aplicarea de msuri de protecie n desfurarea unor activiti cu surse de cmpuri electromagnetice. 2.1. Distribu ia cmpului electric i magnetic n incinta sta iilor de nalt tensiune. Prevederile HG 1136/2006 si OMSP 1193/2006 Definiii a) cmpuri electromagnetice - cmpuri magnetice statice i cmpuri electrice, magnetice i electromagnetice care variaz n timp cu frecvene pn la 300 GHz; b) valori limit de expunere - limitele de expunere la cmpuri electromagnetice care se bazeaz direct pe efectele cunoscute asupra sntii i pe consideraii biologice; respectarea acestor limite asigur protecia la cmpuri electromagnetice mpotriva oricrui efect nociv cunoscut asupra sntii; c) valori de declanare a aciunii - nivelul parametrilor direct msurabili, exprimai n termeni de intensitate a cmpului electric (E), de intensitate a cmpului magnetic (H), de inducie magnetic (B) i de densitate a puterii (S), ncepnd de la care trebuie s fie luate una sau mai multe msuri prevzute; respectarea valorilor de declanare a aciunii asigur respectarea valorilor limit de expunere relevante. Prevederile HG 1136/2006 si OMSP 1193/2006 Valori limita de expunere n funcie de frecven, pentru a defini valorile limit de expunere pentru cmpurile electromagnetice se folosesc urmtoarele mrimi fizice: a) pn la 1 Hz, se prevd valori limit de expunere pentru densitatea de curent pentru cmpurile variabile n timp, pentru a preveni efectele asupra sistemului cardiovascular i a sistemului nervos central; b) ntre 1 Hz i 10 MHz, se prevd valori limit de expunere pentru densitatea de curent, cu scopul de a preveni efectele asupra funciilor sistemului nervos central; c) ntre 100 kHz i 10 GHz, se prevd valori limit de expunere cu privire la SAR, pentru a preveni stresul termic al ntregului corp i o nclzire excesiv localizat a esuturilor. n domeniul de frecvene cuprinse ntre 100 kHz i 10 MHz, se prevd valori limit de expunere referitoare att la densitatea de curent, ct i la SAR; d) ntre 10 GHz i 300 GHz, se prevd valori limit de expunere pentru densitatea de putere, n scopul de a preveni o nclzire excesiv a esuturilor la suprafaa corpului sau n apropierea acestei suprafee.

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

2.2. Inpactul centralelor nucleare Fukushima ( 11 martie 2011 ) : Decenii n urm energia nuclear a constituit un subiect tabu chiar i pentru oamenii de tiin. Odat cu trecerea timpului ns, mai exact dup aruncarea celor dou bombe atomice n anul 1945 asupra Japoniei (prima fiind cea de la Hiroshima-aruncat asupra populaiei ca msur militar de distrugere, iar cea de-a doua fiind cea de la Nagasaki), aceasta a ieit din anonimat i a nceput s fie utilizat pe o scar de activiti din ce n ce mai larg. Construirea reactorilor nucleari i posibilitatea de a utilize aceste instalaii pentru a produce ct mai mult energie electric, a transferat pe locul secund cercetrea radiaiilor, specialitii fiind intrigai n special, de modul n care acestea acioneaz asupra sntii populaiei i a mediului nconjurtor. De-a lungul timpului au existat diverse semen de ntrebare referitoare la impactul energiei nucleare asupra mediului, care pn la urm i-au gsit rspunsul. Printre acestea s-au aflat: 1. energia nuclear este nepoluant? rspunsul la aceast ntrebare a fost scurt i la obiect, din partea cercettorilor- NU. Utilizarea acestei tehnologii presupune poluarea mediului n toate ciclurile de producie energetic (explorarea uraniului, excavarea, mcinarea, concentrarea, precipitarea i uscarea, obinerea combustibilului nuclear, deeurile), iar o parte din materialul radioactiv (ex: combuctibilul uzat) rmne extrem de periculos timp de mai muli ani. 2. energia nuclear reprezint o soluie pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de ser?i de aceast dat rspunsul a fost unul negativ. Este adevrat c procesul de fisiune prin care se produce electricitate electric nu emite direct gaze cu efect de ser, ns n anumite etape (construcia centralelor electrice, depozitarea deeurilor radoactive) este nevoie de cantiti mai mari de energie dect pentru alte tipuri de producie energetic ceea ce implic folosirea mai intens a unor combustibili fosili i generarea unui volum considerabil de emisii de gaze cu efect de ser; 3. obinerea energiei nuclear presupune un cost redus?- NU, au rspuns specialitii. Dac n anii 70, costurile energiei nucleare preau s fie jumtate din cele ale electricitii obinute din arderea combustibililor, n prezent, costurile energiei nucleare s-au dublat fa de cele ale electricitii produse prin arderea combustibililor fosili; 4. centralele nucleare sunt sigure?- Concluzia la care s-a ajuns a fost c NU, avnd n vedere cele trei accidente nucleare cu efecte grave asupra calitii mediului i sntii populaiei: Three Miles Island n anul 1979, Cernobl n 1986 i acum- Fukushima. Despre cel mai recent accident, cel de la Fukushima, au existat multe presupuneri i preri de ru, ns cert este faptul c nefericitul eveniment s-a produs ca urmare a cutremurului ce a avut loc n data de 11 martie 2011 ceea ce a dus la explodarea a dou reactoare i incendirea a unuia din cele ase, eliberndu-se n aer radiaii importante . n faa acestui incident oficialitile japoneze, de teama ca sntatea locanicilor s nu fie pus n pericol. au hotrt depopularea forat a zonei (a fost interzis accesul la mai puin de 20 Km n zona centralei nucleare de la Fukushima) i interzicerea pescuitului constatndu-se faptul c petii au fost contaminati cu uraniu. Efectele negative nu au fost resimite doar pe plan local, ci i internaional, radiaiile fcndu-se simite i n state precum New York, Alaska, Hawaii, Oregon, California, Montreal i Australia determinnd ngrijorarea efilor de stat ca nu cumva urmrile nefavorabile s fie combarabile celor de la Cernobl din anul 1986.

73

Referitor la cea din urm fraz, cercettorii sunt de prere c ntre cele dou accidente nucleare (Fukushima vs Cernobl) nu ezist termen de comparaie n ceea ce privete degradarea mediului i efectele asupra sntii populaiei, deoarece pe de-o parte, explozia de la Cernobl sa realizat cu un reactor n funciune care a trimis cantiti mari de radiaii n atmosfer, rspndindu-le peste tot n lume, iar pe de alta, la Fukushima, reactoarele erau oprite i nu a existat o explozie n interiorul incintei de securitate. Diferena nu const doar n modul n care sau desfurat evenimentele, ci i n numrul de victime i pierderi economice, Cernoblul constituind, cel puin pn la ora actual, cel mai nefericit caz de explozie a unei centrale nucleare. ntruct se ntmpl ca astfel de accidente s aib loc, indiferent de progresul tehnologic (avnd n vedere c centrala de la Cernobl era destul de actualt, comparativ cu cea de la Fukushima), multe state ale lumii i-au manifestat aprobarea sau dezinteresul fa de dezvoltarea industriei nucleare prin diferite aciuni. Atfel, dac state precum Germania, Suedia, Spania au limitat durata de via a centralelor i au interzis construcia unor noi reactoare, altele (Austria, Grecia, Danemarca, Irlanda, Luxemburg, Italia, Portugalia), au decis s nu foloseasc energia nuclear. De-a lungul istoriei diferene de opinie referitoare la acest subiect au ezistat i ntre democrai i republicani. Dei muli ani politicienii republicani au oferit garanii la mprumuturi pentru dezvoltatorii nucleari, n timp ce numeroi democrai se opuneau, n prezent, cei din urm au nceput au nceput s-i schimbe ideile n contextul n care tot mai muli dintre ei au devenit susintori ai micrii de protecie a mediului, dei studiile de specialitate, ntrite de accidentele nucleale repetate indic faptul c energia nuclear, utilizat pe post de surs de energie ,,bio,,, nu este chiar cea mai fericit alegere din punct de vedere al proteciei mediului. Din cadrul procesului de producie al energiei nucleare cele mai periculoase pentru mediu sunt deeurile. O mic parte din acestea sunt eliberate n mod controlat n mediu, prin emisii lichide sau gazoase, n limite stabilite pirn lege, deurile cu nivel sczut de radioactivitate (ex: mbrcmintea de protecie) sunt fie arse, fie compactate i stocate ntr-o incint de beton de pe amplasamentul centralei nucleare. Deeurile cu un nivel intermediar de de radioactivitate (rini) sunt stocate n structuri de beton aflate la suprafa sau ngropate. Cele mai multe probleme legate de deeuri sunt create de cele al cror nivel de radioactivitate este foarte ridicat (ex: combustibilil uzat). Acestea afecteaz mediu i sntatea prin radioactivitate, scurgeri de ap acid care mobilizeaz metalele grele, nori de praf. n vederea minimalizrii impactului acestor deeuri pot fi luate o serie de msuri dintre care pot enumera: depozitarea treptat a deeurilor pe fundul oceanelor, trimiterea deeurilor n spaiu sau pstrarea lor n cadrul centralelor nucleare pn li se va gsi o utilizare n viitor (cea din urm soluie fiind utilizat n prezent). n prezent se discut (mai mult n rndul specialitilor) i de aa-numita fitoremediere (decontaminarea cu marijuana), procedeu recomandat, pentru Fukushima, ctre administratorul general al Comosariatului francez pentru Energie Atomoc, primele experiene fiind fcute de specialiti, n anul 1998 la Cernobl, rezulatele fiind unele favorabile. Cu ajutorul acaestei plante s-a demonstrat c solurile pot fi restaurate, graie rdcinilor care absorb deeurile de orice fel i s-a constat o purificare a perimetrului contaminat cu 80%. 74

Referitor la concluzii, cu prere de ru, am observat c oamenii, atunci cnd se gndesc i vorbesc despre energia nuclear, se raporteaz doar la produsul finit, energie, fr a lua n calcul prea mult impactul celorlate operaii asupra polurii mediului i degradarii sntii umane. Aceste preocupri apar doar n cazuri excepionale, cum este cel al accidentelor precum cel de la Fukushima.

3.Bibliografie1. http://aliantadreptei.wordpress.com/2011/04/18/catastrofa-nucleara-de-la-fukushima-update26-04-2011/ 2. http://www.click.ro/pe_glob/mapamond/centrala-nucleara-Fukushimaexplozie_5_1137536236.html 3. http://www.romanialibera.ro/actualitate/mapamond/cinci-cosmaruri-despre-energia-nucleara219765.html 4. Nitu, V., Pantelimon, L., Ionescu, C. Energetica generala & Conversia energiei. EDP, Bucuresti, 1981 5. Leca, A. s.a. Principii de management energetic. Ed. Tehnica, Bucuresti 1997 6. Popescu, D., Musatescu, V., Mihaileanu, C., Velody, M. Carta europeana a energie /CIGRE / Ce este SINERGY? ENERG nr. 10, ET, Bucuresti, 1996 7.Guzun, B. D. Energetica generala si conversia energiei. Note de curs predate la facultatea de Energetica, IPB, 1980 -85 8.Motoiu, C. CTH Centrale termo- si hidroelectrice. EDP, Buc. 1974 9.Selischi, A., Guzun, B. s.a. Partea electrica a centralelor si statiilor electrice PECS. Lithografie UPB, vol. 1, partea I-a, Bucuresti, 1982

75

76