Energia, este definita in Dictionarul Explicativ al Limbii Romane, in literatura de specialitate
din tara si din strainatate, ca si pe numeroase site-uri web, in diverse limbi de circulatie internationala,
ca fiind capacitatea unui sistem fizic de a produce lucru mecanic. Uneori se mentioneaza in definitia
energiei si capacitatea unui sistem fizic de a produce cadura. Cu toate acestea, notiunea de energie
este mult mai complexa, fiind evident, asociata si cu alte sisteme in afara de cele fizice si anume
sisteme biologice, chimice, etc. Unele mentiuni din literatura tehnica de specialitate, considera ca
energia este implicata in toate procesele care presupun orice fel de schimbare sau transformare,
fiind responsabila de producerea asestor schimbari sau modificari. Se poate considera chiar ca materia
in sine, reprezinta o forma "condensata" de energie, iar aceasta energie este inmagazinata in atomii
si moleculele din care este alcatuita materia.
Legatura dintre cele doua forme de manifestare, energia si materia, este reprezentata de
celebra ecuatie a lui Albert Einstein:
E = m - c2
unde:
- E este energia;
- M este masa;
- c este viteza luminii.
Este demonstrat ca prin diverse procedee, cantitatea uriasa de energie, continuta in atomi si
molecule poate fi eliberata si utilizata in diverse scopuri, iar in urma desfasurarii acestor procese,
materia utilizata ca "sursa de energie", sufera transformari considerabile. Doua dintre cele mai
reprezentative exemple ale acestor genuri de transformari sunt producerea energiei electrice prin
fisiune nucleara, respectiv explozia focoaselor nucleare, ambele procese reprezentand transformari ale
materiei in cantitati uriase de energie.
In sistemele termodinamice, reprezentand tipul de sisteme care vor fi studiate in continuare,
pot fi intalnite mai multe forme de energie si numeroase tipuri de transformare a energiei dintr-o
forma in alta.
Cele mai importante surse de energie, utilizabile la ora actuala cu tehnologiile disponibile,
sunt reprezentate de combustibilii fosili, cele mai cunoscute tipuri de asemenea combustibili fiind
petrolul si produsele obtinute din acesta, gazele naturale si carbunii.
Disponibilitatile energetice actuale se pot imparti in doua categorii si anume rezerve
energetice si resurse energetice.
Rezervele energetice sunt surse de energie cunoscute, care pot fi exploatate in contitii de
rentabilitate economica, utilizand tehnologiile existente.
Resursele energetice sunt surse de energie cunoscute, care insa nu pot fi exploatate in contitii
de rentabilitate economica, utilizand tehnologiile existente, dar care ar putea fi valorificate in viitor,
daca se vor dezvolta tehnologii adecvate, sau daca vor deveni rentabile in urma cresterii pretului
energiei.
In prezent, cca. 85 90% din energia consumata annual pe Pamant, este produsa prin arderea
combustibililor fosili.
In anul 2030, se estimeaza ca din punct de vedere al sursei utilizate, structura productiei
energetice va fi aproximativ urmatoarea:
- 75 85% din arderea combustibililor conventionali;
- 10 20% din fisiune nucleara;
- 3 5% din energie hidraulica;
- cca. 3% din energie solara si eoliana.
In anul 1975, productia energetica mondiala a fost de cca. 8,5 TWan/an, iar in prezent nivelul
productiei energetice este de cca. 10 TWan/an. Pentru anul 2030, tinand seama de ritmul cresterii
populatiei, se estimeaza ca productia de energie va ajunge la 22 TWan/an si tinand seama de ritmul
cresterii economice, se va ajunge la 36 TWan/an. Din aceste valori, energia electrica reprezinta doar
cca. 18 20%, un procent mult mai mare fiind reprezentat de energia termica.
Din punct de vedere dimensional, 1 TWan = 1- 1012 Wan, dar pentru a se intelege mai bine
semnificatia acestei unitati de masura a cantitatii de energie, se va efectua o scurta analiza comparativa
a catorva consumuri energetice care pot fi usor interpretate.
In urma procesarii zilnice a alimentelor, prin arderile produse in corpul uman, se produce o
cantitate de energie:
E = 10000 kJ ? 2390 kCal
Puterea medie dezvolata prin utilizarea acestei cantitati de energie, depinde de timpul ? in care
este consumata aceasta:
P = E / ? [W]
Considerand ca perioada medie de activitate zilnica a unei persoane este ? = 16 ore/zi, deci
presupunand ca perioada de somn este de 8 ore, valoarea puterii medii dezvoltate de o persoana este:
0,175 kW 175 W
16 3600
P 10000 ? =
?
=
Considerand ca energia obtinuta prin alimentatie este utilizata exclusiv pentru deplasare, cu un
randament al trensferului energetic la organele locomotorii, ?=15%=0,15 se poate calcula valoarea
energiei utile si a puterii utile care pot fi obtinute prin alimentatia zilnica:
Eu = ? - E = 0,15 - 10000 = 1500 kJ
Pu = ? - P = 0,15 - 175 = 26 W
Daca aceasta energie, respectiv putere, este utilizata exclusiv sub forma de lucru mecanic,
pentru a urca scari, considerand ca masa persoanei este de 75 kg, se poate determina inaltimea totala h,
la care se poate ajunge prin urcarea scarilor:
2 km 2000 m
75 10
1500
m g
E
h u = =
?
=
?
=
Daca energia este utilizata tot sub forma de lucru mecanic, dar numai pentru deplasare pe
orizontala, se poate considera ca lungimea unui pas este de 0,8 m, ceea ce inseamna ca pentru
parcurgerea distantei de 1 m, este nevoie de 1,12 pasi. La deplasarea pe orizontala, energia, este
consumata sub forma de lucru mecanic, pentru ridicarea la fiecare pas a centrului de greutate, pe o
inaltime hp = 1 10 cm. Se poate considera ca hp = 4 cm = 0,04 m.
Pentru parcurgerea distantei de 1 m, trebuie efectuati 1,12 pasi, deci inaltimea totala la care
trebuie ridicat centrul de greutate este h1 = 1,12 - hp = 1,12 - 0,04 = 0,0448 m.
Lucrul mecanic L1, necesar pentru parcurgerea distantei de 1 m, este:
L m g h 75 10 0,0448 33,6 J 1 1 = ? ? = ? ? =
Distanta L care poate fi parcursa prin consumarea integrala sub forma de lucru a energiei utile
disponibile prin alimentatia zilnica este:
45,5 km 45500 m
33,6
1500
L
E
L
1
= u = ? =
Pentru a calcula ce distanta ar putea parcurge o persoana daca ar dispune de o cantitate de
energie de 1 TWan, trebuie calculata valoarea acestei energii, exprimata in kJ:
1 TWan = 1012 Wan = 109 kWan = 365 - 24 - 109 kWh = 8,76 - 1012 kWh =
= 3600 - 8,76 - 1012 kJ ? 31,5 - 1015 kJ ? 30 - 1015 kJ
Daca utilizand energia utila Eu = 1500 kJ se poate parcurge distanta L = 45,5 km, cu o
cantitate de energie Et = 30 - 1015 kJ se poate parcurge distanta Lt:
0,91 10 km
1500
30 10 45,5
E
E L
L 12
15
u
t
t = ?
? ?
=
?
=
Considerand lungimea ecuatorului Le ? 40000 km, se poate calcula de cate ori poate fi
inconjurat Pamantul, utilizand 1 TWan, si se obtine valoarea:
6
12
22,75 10
40000
0,91 10 = ?
?
deci cu 1 TWan, s-ar putea inconjura Pamantul de 22,75 milioane de ori.
Considerand populatia planetei de 6 miliarde locuitori, energia Ep dezvoltata de intreaga
populatie a planetei ar fi:
Ep = 6 - 109 - 1500 = 9 - 1012 kJ/zi = 365 - 9 - 1012 kJ/an = 3,285 - 1015 kJ/an
Comparand 1 TWan ? 30 - 1015 kJ cu Ep = 3,285 - 1015 kJ, se constata ca 1 TWan este de 30 /
3,285 = 9,1 ori mai mare decat energia dezvoltata de intreaga populatie a planetei Pamant intr-un an.
Energia de 10 TWan, produsa actualmente pe planeta intr-un an, este de 91 ori mai mare decat
energia dezvoltata de intreaga populatie a planetei Pamant intr-un an, considerand ca energia
dezvoltata de populatie ar fi utilizata exclusiv pentru deplasare.
Balan,M. - Constructia instalatiilor frigorifice. Curs in format web, Editura Todesco, Cluj-
Napoca 2003
2. Balan,M. - Instalatii frigorifice. Teorie si programe pentru instruire, Editura Todesco, Cluj-
Napoca 2000
3. Balan,M. - Complemente de proces calcul si constructie a instalatiilor frigorifice. Vol. I.
Modelarea ciclurilor frigorifice, Atelierul de multiplicare al Universitatii tehnice din Cluj-
Napoca, 1997
4. Balan,M. - Contributii privind modelarea matematica si simularea pe calculator a ciclurilor
frigorifice in regim termic nestationar, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, 1997
5. Balan,M., Damian,M. - Flexible Computer aided data acquisition and monitoring system for
complex thermal laboratory equipment, 2-nd International Conference on Thermal Engines
and Environmental Engineering, June 7-9 2007, Galati, Romania
6. Balan,M., Damian, M, Ion,I. - Considerations about the potential use of the geothermal
energy for domestic heating in Romania, International Congress Automotive, Environment
and Farm Machinery, Oct. 11-13 2007, pg. 219-224 Cluj Napoca
7. Balan,M., Damian,M. - Software aplication for monitoring a small air conditioning unit, IEEE
International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics, Cluj Napoca, May
25-28 2006, pg. 183-186 - ISBN: 1-4244-0361-8
8. Bussmann Werner, Sanner Burkhard - New Trends in Geothermal Trends in Geothermal
Development Development
9. Bussmann Werner, Sanner Burkhard - Geothermische Trends Trends fur Energie und
Gesundheit fur Energie und Gesundheit
10. Bussmann Werner, Sanner Burkhard - New Trends in Geothermal Power Production Trends
in Geothermal Power Production in Germany in Germany
11. Bussmann Werner, Sanner Burkhard - Geothermische Trends Trends fur Energie und
Gesundheit fur Energie und Gesundheit
12. Collins P. Andrew, Orio Carl D., Smiriglio Sergio - Geothermal heat pump manual. For NYC
Department of Design & Construction - August 2002
13. Chira,T., Balan,M. - Basic software for the thermal demand analysis of a household using
solid biomass as energy source, French-Romanian Colloquium Energy-Environment-
Economy and Thermodynamics COFRET 2006, Timisoara, June 15-17 2006, pg. 341-346 -
Vol. 2 ISSN 1224-6077
14. Damian,M., Revnic,I., Balan,M., s.a. -Realizarea paginilor web. Ed. U.T. Pres, Cluj Napoca,
2005
15. Damian,M., Revnic,I., Balan,M., s.a. -Realizarea siturilor si aplicatiilor pentru web. Ed. U.T.
Pres, Cluj Napoca, 2005
16. Clarke S. - Electricity generation using small wind turbines at your home or farm, 2003
17. Feist Wolfgang - First Steps: What Can be a Passive House in Your Region with Your
Climate?
18. Hahne,E., Kubler,R. - Monitoring and Simulation of the Thermal Performance of Solar
Heated Outdoor Swimming Pools, Solar Energy 53, 1, pp. 9-19, 1994
19. Hauer Andreas - Innovative Thermal Energy Storage Systems for Residential Use
20. Hassan Marwa - Framework for Evaluation of Active Solar Collection Systems
21. Holihan Peter - Analysis of Geothermal Heat Pump. Manufacturers Survey Data
22. Jantschi,L ; Balan,M., ; Podar,E., ; Bolboaca,S. - Thermal Energy Efficiency Analysis for
Residential Buildings, IEEE Region 8 Eurocon 2007. The International Conference on
Computer as a Tool, Warsaw, September 9-12, 2007, pg. 2009-2014
23. Kim D.S., Infante Ferreira C.A. - solar absorption cooling. 1st progress report - Delft
University of Technology, 2003
24. Kelemen G., Ursa D. - Alternativa eneregtica. Partea I. Argumente in favoarea utilizarii
energiei solare, Rev. Tehnica instalatiilor nr. 5/2003
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
