Resurse regenerabile subterane. Ghid de documentare și concepere a instalațiilor pentru captare și conversie

În sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformări majore determinate de necesitatea creșterii siguranței în alimentarea cu energie a consumatorilor, iar în cadrul acestei nevoi, sursele regenerabile de energie oferă o soluție viabilă, inclusiv aceea de protecție a mediului înconjurător. Siguranță alimentării cu energie a consumatorilor din statele membre ale Uniunii Europene este asigurată în mod obligatoriu prin luarea în considerare a importurilor, în condițiile liberalizării pieței de energie și în conformitate cu nevoia stringentă de atenuare a impactului asupra mediului climatic planetar.

Necesitatea de asigurare a unei dezvoltări energetice durabile, concomitent cu realizarea unei protecțîi eficiente a mediului înconjurător a condus în ultimii 10 – 15 ani la intensificarea preocupărilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie și a tehnologiilor industriale suport. Politică UE în acest domeniu, exprimată prin Carta Albă și Directiva Europeană 2001/77/CE privind producerea de energie din surse regenerabile, prevedea că, până în anul 2010, Uniunea Europeană trebuia să asigure necesarul de energie în proporție de circa 12% prin valorificarea surselor regenerabile, obiectiv realizat. În acest context, în multe țări europene dezvoltate (Franța, Italia, Germania, Austria, Marea Britanie), posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale României, preocupările s-au concretizat prin valorificarea pe plan local / regional, prin conceperea și realizarea unor tehnologii eficiente și durabile, care au condus la o exploatare profitabilă, atât în partea de exploatare a resurselor (tehnologii de foraj și de extracție din sondele geotermale), cât și în instalațiile utilizatoare de la suprafață.

Potențialul geotermal total al Pământului este de aproximativ 13 000 ZJ pe an (Z = 1 000 000 000 000 000), deci 13 000 000 000 000 000 000 J, din care aproximativ 2000 de ZJ ar putea fi utilizați pentru producerea energiei electrice cu ajutorul centralelor geotermale, în momentul de față, cu tehnologiile și echipamentele existente, cunoscute. Potențialul geotermal al Pământului s-a calculat că este de 4000 de ori mai mare decât toată cantitatea de energie pe care este necesară să o folosească omenirea de pe întreg globul. Această, în condițiile în care necesarul energetic al întregului glob pe parcursul unui an nu depășește 0,5 ZJ. Așadar, dacă am ajunge să utilizăm doar 0.25% din acest potențial natural existent oferit gratuit de Planetă Pământ pe care trăim, nu ar mai fi deloc nevoie de cărbune, plutoniu, petrol și gaz pentru producerea energiei electrice. Problema poluării mediului, a încălzirii globale, a evitării producerii catastrofelor nucleare din centralele atomo-electrice, a păstrării unui climat sănătos pentru omenire, ar fi asigurat. Este interesant de remarcat că 99% din cantitatea de materie existența în interiorul Pământului se găsește la o temperatura de peste 1 000°C, iar 99% din restul de materie, de 1%, se găsește la o temperatura de peste 100°C. Dacă comparăm câtă materie din totalul existent pe și în pământ sunt potențiale furnizoare de energie, ne dăm seama că avem un rezervor energetic sub noi imens, care dacă dorim și vrem, putem să-l folosim. Pentru că de știut știm să-l folosim. Totul depinde de o decizie înțeleaptă care ar schimbă față Pământului, starea de sănătate a populației de pe întreg globul. Aceste temperaturi ale materiei din interiorul scoarței terestre asigura necesarul de energie cu care se poate asigura necesarul de căldură pentru un climat optim în toate spațiile închise din toate clădirile din întreagă lume. Această caracteristică a interiorului Pământului ne sugerează că materia din interiorul Pământului reprezintă o sursă regenerabilă de energie care merită toată atenția și care trebuie exploatată într-o măsură cât mai mare. De ce să nu preluăm această căldură gata pregătită de natură?

Singuri, nouă oamenilor ne place să ne complicăm alegând să exploatăm combustibilii poluanți convenționali pe care îi ardem pentru a produce căldură. Se știe că muncă minerilor în mine pentru extragerea cărbunilor și a sondorilor la sonde pentru extragerea țițeiului, sunt dintre cele mai grele activități profesionale desfășurate de om. Înainte de a fi folosiți combustibilii convenționali trec prin câteva etape de pregătire: aceștia trebuie curățați (cărbunele spălat, țițeiul rafinat, gazul natural separat de nămol), transportați la locul de consum, depozitați până sunt consumăți, etc. Toate aceste activități cu combustibilii convenționali necesită resurse financiare, umane, materiale, timp. De ce să nu renunțăm la ele, dacă avem o șansă mai comodă oferită de natură gratuit? Energia geotermală poate fi folosită așa cum este extrasă din Pământ. Dar ne trebuie și instalații mai complicate și mai numeroase, de exploatare a combustibililor convenționali și instalații de ardere a acestora, pentru producere căldură, în loc să folosim doar instalații de extracție direct a căldurii din pământ, pusă la dispoziție gratis de natură. În plus, un avantaj de necontestat este acela al siguranței și stabilității funcționarii instalațiilor de captare și conversie, datorită faptului că nu au în componentă piese în mișcare și nu necesită lucrări de întreținere deosebite. Instalațiile sunt simple, sigure și cu costuri de funcționare, întreținere reduse. Aceste instalații funcționează la parametri fizici relativ scăzuți, (temperatura în jur de 100°C, temperatura folosită pentru încălzirea apei cu peste 40˚C, peste temperatura mediului ambiant, instalații folosite la încălzirea apei menajere sau a clădirilor), presiuni de 2-3 bari. Instalațiile din termocentrale, conform principiului Carnot, funcționează la eficientă mare dacă temperatura și presiunea aburului sunt cât mai înalte (temperaturi de 500 ˚C, presiuni de 196 – 206 atm). Resursă geotermală nu consuma oxigen și nu emană gaze cu efect de seră. Pentru arderea combustibililor fosili trebuie consumat oxigenul din atmosfera, procesele de oxidare a combustibililor reduc cantitatea de oxigen atât de necesar vieții organismelor vii. Iată doar câteva din dezavantajele resurselor convenționale utilizate preponderent în prezent și dezavantajele folosirii în continuare a combustibililor convenționali, și avantajele exploatării energiei geotermale pe care o avem la dispoziție. De ce oare omul, la început, în timp cronologic, a ales să folosească combustibili și procedee dezavantajoase, grele, pentru el, în locul soluțiilor benefice, ușoare, mai simple oferite de natură? Măcar acum să ne deșteptăm și să ne dăm seama că soluția utilizării resurselor regenerabile terene și subterane puse la dispoziție gratuit de natură este total superioară utilizării combustibililor convenționali poluanți și benefică pentru sănătatea omului și a simplificării muncii sale. Dar pentru acest lucru este nevoie de a lupta cu marii bancheri ai lumii care dețîn zăcăminte enorme de combustibili convenționali poluanți și din păcate puterea de a decide soarta planetei. Încă, involuntar, suntem la mâna lor! 

Înlocuirea folosirii combustibililor convenționali cu energia geotermală ar aduce schimbări majore în foarte multe domenii de activitate a societății umane. În domeniul nomenclatorului de profesii ocupate de om ar putea dispărea profesiile de mineri care nu ar mai extrage cărbune, sondor, care nu ar mai extrage țiței și gaze, chimiști, care nu ar mai rafina atâta țiței, preparatori a combustibililor pentru ai face disponibili pentru ardere, energeticieni care nu ar mai lucra în termocentrale și centrale nucleare. Dacă odată cu această schimbare a tipului resursei energetice se va schimbă și tipul de acționari folosite pentru mijloacele de transport vor dispărea industrii întregi poluante și se vor putea crea industrii « curate », care nu afectează sănătatea populației și calitatea mediului. Din peisajul cotidian industrial ar dispărea mine, exploatări petroliere, uzine de spălare, preparare, termocentrale cu coșurile înalte de fum, centrale nucleare, adevărate « bombe » cu efect întârziat, depozite uriașe care ocupă mari suprafețe confiscate agriculturii și spațiilor verzi, nu s-ar mai ocupă atâtea vagoane necesare în prezent cu transportul cărbunelui de la mine la termocentrale, a păcurii de la rafinări la termocentrale, a gazului de la sondele de extracție la consumatori. Toate aceste activități actuale sunt poluante. 

Captarea energiilor din subsolul Pământului pot constitui tot atâtea provocări pentru cercetare de înalta tehnologie; temperaturile la care este eliminată magma vulcanilor la eruperile acestora, prevestirea producerii cutremurelor de pământ, construirea de materiale care să reziste parametrilor fizico-chimici ai materialelor emise de vulcani și gheizere, sunt tot atâtea subiecte de cercetare ale celor care se ocupă de studiul materialelor care pot funcționa în condiții extreme. Este vorba de studiu și cercetare interdisciplinară, dacă avem în vedere că trebuie studiate comportarea unor viețuitoare care sesizează cu un anume timp înainte producerea cutremurelor de pământ, apoi concepute și construite dispozitive care să copieze senzorii biologici ai animalelor prevestitoare. Sau studiul materialelor care au proprietăți rezistente la parametrii similari mediului de temperaturi înalte din inima vulcanilor, trebuie utilizate pentru scopurile propuse de captare a energiilor din aceste medii.