română | русский | english

În cadrul specialităţii 05.14.08 - Surse noi şi regenerabile de energie se formează cercetători şi cadre didactice cu titlul ştiinţific de doctor în ştiinţe tehnice într-un domeniu interdisciplinar pronunţat şi ţine de utilizarea surselor regenerabile de energie (SRE), includerea acestora în circuitul economiei naţionale şi cuprinde cunoştinţe despre legităţile de formare, metodele de evaluare a potenţialului energetic disponibil al diferitor tipuri de surse şi de conversie în energie electrică, mecanică şi termică, calculul parametrilor şi regimurilor, proiectare, dirijare, montare şi exploatare a instalaţiilor energetice care funcţionează în baza surselor regenerabile de energie.

Importanţa soluţionării problemelor ştiinţifice şi tehnice ale specialităţii constă în majorarea eficienţei metodelor cunoscute de transformare a energiilor regenerabile în alte tipuri, inclusiv a metodelor de cogenerare şi trigenerare, conceperea şi crearea noilor metode şi mijloacelor tehnice de conversie a energiei fluxurilor de apă, radiaţiei solare, energiei vântului, energiei biomasei, precum şi perfecţionarea metodelor şi echipamentelor de stocare şi acumulare a energiei.

Specialitatea 05.14.08 - Surse noi şi regenerabile de energie are un caracter interdisciplinar, se bazează pe cunoştinţele acumulate la ştiinţele fundamentale: fizica, chimia, mecanica aplicată, matematica, precum şi electronica, bazele teoretice ale electrotehnicii, termotehnica, hidraulica, teoria sistemelor, maşini electrice.

Scopul studierii specialităţii constă în aprofundarea cunoştinţelor pretendentului la titlul ştiinţific de doctor în ştiinţe tehnice necesare pentru a îndeplini lucrări de cercetare ştiinţifică, de evaluare a potenţialului energetic a diferitor SRE, de calcul a parametrilor şi regimurilor, de proiectare dirijare, montare şi exploatare a instalaţiilor energetice care funcţionează în baza surselor regenerabile de energie, de studiu de fezabilitate a proiectelor de utilizare a SRE, de evaluare a impactului asupra mediului.

Pretendentul trebuie să cunoască bazele teoretice, procedeele şi mijloacele tehnice de conversie a SRE în alte tipuri de energie, principiilor de estimare a potenţialului energetic a diferitor surse, realizarea constructivă a componentelor instalaţiilor energetice eoliene, solare (termice şi fotovoltaice), hidraulice, pe biomasă, metodele de dimensionare a unui sistem solar pentru obţinerea apei calde sau a unui sistem solar pentru uscarea produselor agricole, metodei de dimensionare a unei instalaţii fotovoltaice, cantităţii de energie electrică care poate fi obţinută cu o instalaţie eoliană specificată, aspectele economice şi ambientale ale utilizării SRE. Doctorandul trebuie să posede metode contemporane privind efectuarea investigaţiilor teoretice şi experimentale, de prelucrare şi analiză a rezultatelor obţinute cu evaluarea nivelului de credibilitate a lor şi trebuie să aibă nivelul profesional necesar pentru a îndeplini aceste lucrări de cercetare, proiectare şi exploatare a instalaţiilor ce funcţionează pe bază de SRE.

Conţinutul programei

1. Statutul actual al utilizării SRE la nivel mondial, european şi în RM

Importanţa economică, socială şi ambientală a utilizării SRE. Cota parte a SRE în consumul total de energie la nivel mondial, european şi în RM. Potenţialul SRE în RM. Statutul actual al utilizării SRE în RM. Cadrul legal. Bariere în calea utilizării SRE în RM. Experienţa ţărilor UE în promovarea şi utilizarea SRE.

2. Conversia energia solare în energie termică şi electrică

Cuvinte-cheie: Radiaţia solară, conversia termică, conversia fotovoltaică, colector plan solar, concentrator solar, celulă fotovoltaică, modul fotovoltaic, sistem fotovoltaic autonom.

• 2.1. Soarele ca sursă de energie. Radiaţia solară extraterestră, constanta solară. Radiaţia solară pe suprafaţa pământului. Componentele radiaţiei solare: directă, difuză, globală. Informaţii primare privind radiaţia solară. Radiaţia solară pe teritoriul Republicii Moldova. Estimarea radiaţiei solare pe un plan înclinat. Modele de calcul: cer izotrop şi anizotrop.
• 2.2. Metode de conversie a energie solare în energie termică. Instalaţii şi sisteme de conversie a energiei solare în energie termică de joasă temperatură. Sisteme pasive şi sisteme active. Colectorul plan solar – cel mai simplu şi răspândit convertor de energie solară în energie termică. Caracteristicile colectorului plan solar. Stocarea energiei termice.
• 2.3. Dimensionarea unei instalaţii solare. Aplicaţii: încălzirea apei, uscarea produselor, încălzirea spaţiilor, desalinizarea apei, în procese tehnologice.
• 2.4. Instalaţii şi sisteme de conversie a energiei solare în energie termică de înaltă temperatură. Concentratoare de energie solară. Conversia energiei solare în energie mecanică şi electrică. Aplicaţii: producerea energiei mecanice şi electrice, piroliza, prepararea hranei.
• 2.5. Conversia fotovoltaică (FV) a energiei solare. Celula FV şi caracteristicile ei. Principalele tehnologii de producere. Module şi panouri FV. Sisteme FV, principalele tipuri.
• 2.6. Componenţa unui sistem FV: modul FV, regulator încărcare – descărcare, convertor de frecvenţă. Sisteme FV cu cuplare directă (fără baterii) şi cu baterii de acumulare. Urmărirea punctului puterii maximale (MPPT – maximum power point tracker). Sisteme FV cu urmărirea traiectoriei aparente a soarelui.
• 2.7. Principiul general de calcul al unui sistem FV cu acumularea energiei electrice. Aplicaţii caracteristice pentru RM: alimentarea cu energie electrică a micilor consumatori dispersaţi teritorial, pomparea FV, mini-irigarea FV, iluminarea, telecomunicaţii. Sisteme FV conectate la reţeaua electrică publică.

3. Energia eoliană şi conversia ei în energie mecanică, electrică şi termică

Cuvinte-cheie: Vântul, energia vântului, densitatea puterii specifice a vântului, atlasul vântului, factorul Betz, turbină eoliană, instalaţie eoliană, factorul de utilizare a capacităţii instalate, distribuţia Weibull.

• 3.1. Vântul şi originea lui. Noţiuni de vânt geostrofic şi de suprafaţă. Vânturi locale. Factorii care influenţează vântul de suprafaţă: orografia terenului, obstacole, rugozităţi. Caracteristicile energetice ale vântului: variaţia temporală orală, diurnă, sezonieră şi anuală. Energia şi puterea vântului. Forţa de presiune şi forţa de ridicare.
• 3.2. Potenţialul energetic eolian al RM. Date primare despre vânt. Procesarea datelor primare despre vânt. Noţiune de Atlas al Vântului. Atlasul European al Vântului.
• 3.3. Conversia energiei vântului în energie mecanică. Factorul Betz. Tipuri de turbine eoliene: cu ax orizontal, cu ax vertical. Instalaţii eoliene. Componenţa instalaţiei eoliene: turn, rotor, carlinga, generator, multiplicator, frâna, mecanism de direcţionare.
• 3.4. Alegerea amplasamentului pentru o instalaţie eoliană. Estimarea potenţialului energetic eolian în amplasamentul dat. Distribuţia Weibull pentru funcţia densitate probabilistică a vitezei vântului.
• Alegerea turbinei eoliene. Principiul de calcul a cantităţii de energie electrică care poate fi produsă pe o perioadă specificată de timp. Ffactorul de utilizare a capacităţii instalate.
• 3.5. Generatoare pentru instalaţii eoliene: sincrone cu excitaţie electromagnetică, cu magneţi permanenţi, asincrone cu rotor în colivie şi rotor bobinat. Avantajele cuplării directe a generatorului cu rotorul turbinei. Conversia directă e energiei mecanice a turbinei eoliene în energie termică. Generatoare termice cu curenţi turbionari.
• 3.6. Aplicaţii: instalaţii eoliene conectate la reţea, instalaţii eoliene autonome, pomparea apei, producerea energiei mecanice şi termice.

4. Biomasa şi metodele de conversie în alte tipuri de energii

Cuvinte-cheie: Biomasă, deşeuri de biomasă, biogaz, biocombustibil, plantaţii energetice, gazificare, piroliză

• 4.1. Biomasa – produs al procesului de fotosinteză. Proprietăţile biomasei. Surse de biomasă: deşeurile agricole; deşeurile municipale, comerciale şi industriale; deşeuri forestiere; plantaţii energetice.
• 4.2. Procese de conversie termică a biomasei: ardere directă, gazificare, piroliză, sintetizarea biocombustibilului.
• 4.3. Procese de conversie biologică a biomasei: digestia anaerobă, fermentarea. Instalaţii de producere a biogazului.
• 4.4. Aplicaţii: încălzirea spaţiilor, cogenerarea energiei termice şi electrice, producerea biogazului, biocombustibil pentru transport.
• 4.5. Aspecte economice: estimarea costurilor producerii energiei termice şi electrice pentru alimentarea consumatorilor din sectorul rural. Estimarea costurilor biocombustibilului.
• 4.6. Aspecte ambientale: importanţa micşorării emisiilor de gaze cu efect de seră, poluării apelor, solurilor şi aerului.

Cuvinte-cheie: energia potenţială şi cinetică a apei, turbină hidraulică, turbină hidraulică de flux, centrală hidraulică.

• 5.1. Energia potenţială a apei. Energia cinetică a unui curent de apă. Factorii ce determină potenţialul hidroenergetic: înălţimea căderii, debitul, pierderi. Potenţialul hidroenergetic al RM.
• 5.2. Conversia energiei apei în energie mecanică şi electrică. Turbine hidraulice: pentru căderi mari, medii şi mici. Turbine hidraulice de flux.
• 5.3. Centrale hidroelectrice (CHE). Componente: baraj, stavila, canal de deversare, turbina, generatorul, transformatorul, linia de transmisie.
• 5.4. Particularităţile generatoarelor hidraulice. Generatoare sincrone de mică viteză cu magneţi permanenţi. Generatoare submersibile.
• 5.5. Aplicaţii: Instalaţii pentru producerea energiei mecanice, instalaţii de pompare, măcinat. Instalaţii pentru generarea energiei electrice.
• 5.6. Aspecte economice: Durata de viaţă a instalaţiilor hidraulice, investiţii şi cheltuieli de exploatare. Costul unei unităţi de energiei electrică.
• 5.7. Aspecte ambientale. Impactul acumulărilor mari de apă asupra mediului: înstrăinarea suprafeţelor mari de teren, ridicarea nivelului apelor freatice, strămutări de populaţie, schimbarea micro-climei în regiune, acţiunea asupra florei şi faunei.

6. Energia geotermală

Cuvinte-cheie: energia rocilor, energia stratului de suprafaţă

• 6.1. Originea energiei geotermale. Clasificarea surselor geotermale: energia rocilor calde, apelor fierbinţi, amestec de vapori şi apă, stratului de suprafaţă.
• 6.2. Direcţii şi scheme de utilizare: încălzirea directă a spaţiilor, încălzirea spaţiilor folosind pompe de căldură, pentru scopuri curative şi sanatoriale, agricultură. Perspectivele şi problemele valorificării energiei geotermice în R. Moldova

7. Hidrogenul şi celule de combustie

Cuvinte-cheie: hidrogen, metode electrochimice, termochimice, fotochimice, fotobiologice, hidrid, pila (celula) de combustie.

• 7.1. Hidrogenul şi proprietăţile lui. Energetica bazată pe hidrogen. Metode de obţinere a hidrogenului, inclusiv pe baza utilizării surselor regenerabile de energie: electrochimice, termochimice, fotochimice, fotobiologice.
• 7.2. Stocarea hidrogenului: gaz compresat, gaz lichefiat, hidrizi metalici.
• 7.3. Celula sau pila de combustie. Principiul de funcţionare. Pila de combustie pe bază de hidrogen şi oxigen. Caracteristici, randamentul. Alte tipuri de pile de combustie: cu membrane schimbătoare de ioni, cu acid fosforic, alcaline, cu electroliţi solizi.
• 7.4. Combustibili pentru pile de combustie: hidrogen, gaz metan, metanol, etanol, gazolină, propan.
• 7.5. Aplicaţii: transport, sisteme energetice autonome descentralizate cu cogenerare, baterii de alimentare. Aspecte de mediu.

8. Alte forme de energii regenerabile

Cuvinte-cheie: căldură cu potenţial redus, pompe de căldură, frig natural.

• 8.1. Energia cu potenţial redus. Noţiune de căldură cu potenţial redus (c.p.r.). Surse de c.p.r. Evaluarea potenţialului surselor de c.p.r. a solului, apelor de suprafaţă şi freatice, a aerului atmosferic. Metode de utilizare a c.p.r. Ridicarea potenţialului c.p.r. utilizând pompe de căldură. Tipuri de pompe de căldură. Particularităţile constructive şi caracteristicile tehnico-economice ale instalaţiilor de utilizare a c.p.r. solului, aerului, apelor freatice, a apelor tehnologice.
• 8.2. Utilizarea frigului natural. Stadiul actual al realizărilor de maşini şi instalaţii frigorifice cu utilizarea frigului natural. Tendinţe actuale în domeniu. Posibilităţile de îmbunătăţire a caracteristicilor instalaţiilor de conservare a produselor alimentare utilizând frigul natural.

Literatura de specialitate (de bază)

1. Sisteme de conversie a energiilor regenerabile. I. Bostan, V. Dulgheru, I. Sobor, V. Bostan, A. Sochirean, Univ. Tehn. a Moldovei.-Ch.: „Tehnica-Info”, 2007,-592p. ISBN 978-995-63-076-4
2. Surse regenerabile de energie: Curs de prelegeri / I. Sobor, D. Caragheaur, Ş. Nosadze; Min. Educaţiei şi Tineretului, Univ. Tehnică a Moldovei.- Chişinău; UTM, 2006.- 380 p. ISBN 978-9975-45-020-1
3. Energie regenerabilă: Studiu de fesabilitate/ Petru Todos, Ion Sobor, Dumitru Ungureanu, Andrei Chiciuc, Mihail Pleşca. – Ch.: Min. Ecologiei, Construcţiilor şi Dezvoltării Teritoriului; PNUD Moldova, 2002.
4. Surse regenerabile de energie./ T.Ambros, V.Arion, A.Guţu, I.Sobor, P.Todos, D.Ungureanu. Ed.TEHNICA-INFO. Chişinău, 1999.
5. Renewable Energy, Power for a Sustainable Future. Edited by Godfrey Boyle. Oxford University Press. -2004, 452 p. ISBN 0-19-926178-41.
6. John A. Duffie, William A. Beckman. Solar engineering of thermal proceesses. – 2nd edition, A Wiley Intersciance Publication, 1991.
7. Messenger Roger, Jerry Ventre. Photovoltaic systems engineering. 2nd edition, CRC Pres LLC.- 2004
8. Solar Electricity/ edited by Tomas Markvart – 2nd Edition. UNESCO energy engineering series. England, 2000, 280 p.
9. Wind Resource Assessment Handbook: Fundamentals for Conducting a Successful Monitoring Program. National Renewable Energy Laboratory (NREL) Subcontract No. TAT-5-15283-01, april 1997. 79 p.
10. Wizelius Tore. Developing wind power projects: theory and practice. London: 2009, -290 p. ISBN 978-1-84407-262-0
11. Tony Burton et all. Wind Energy Handbook, John Wiley & Sons, Ltd, 2001
12. Biomasa şi utilizarea ei în scopuri energetice/ V. Arion, C. Bordeanu, A. Capcelea, [et al.], -Ch.:”Garomond Studio” SRL, 2008.-268 p. ISBN 978-9975-9962-1-1
13. Energie din biomasă: tehnologii şi mijloace tehnice / Ion Hăbăşescu, Valerian Cerempei, Vasile Deleu et.al. Min. Agriculturii şi Industriei Alimentare, Acad. De Ştiinţe a Moldovei, Inst. De Tehnică Agricolă “Mecagro”. – Ch.: Bons Offices, 2009.- 368 p. ISBN 978-9975-80-301-4
14. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: Справ. Изд./ Д. Ю. Гамбург и др., М.: Химия, 1989.

Bibliografia suplimentară

1. Твайдел Д.,Уэйр С.,Возобновляемые источники энергии, Пер.с англ.М. 1990.
2. Wind energy. The facts. V. 1-5. European Communities, 2004.
3. Le pompage photovoltaique. Québec, 1998.
4. European Wind Atlas, Riso National Laboratory, Roskilde, Denmark, 1989.
5. Wind Atlas Analysis and Application Program (WASP), Vol.1: Getting Started, Riso
6. Guide Biomasse – Energie, Groupe Biomasse – Energie – Editions ACADEMIA, Belgique, 1999.
7. John A. Duffie, William A. Beckman. Solar engineering of thermal proceesses. – 2nd edition, A Wiley Intersciance Publication, 1991

Specialitatea