Seminarski rad
ENEGETSKA EFIKASNOST I OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE Obnovljivi Izvori Energije
Student:
Profesor:
Mario Opričid 32/2009
Prof. dr Dragi Antonijevid
Beograd, decembar 2011.
SADRŽAJ
1. O ENERGIJI ....................................................................................3 1.1. Šta je energija? .......................................................................................... 3
2. OBLICI ENERGIJE ...........................................................................4 3. VRSTE OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE .........................................6 3.1. OPŠTA PODELA .......................................................................................... 6 3.2. NAJČEŠDI OBLICI ENERGIJE ........................................................................ 7 3.2.1.
SOLARNA ENERGIJA .......................................................................................... 8
3.2.1.1.
Solarni kolektori ............................................................................................................ 9
3.2.1.2.
Fotonaponske delije ...................................................................................................... 9
3.2.1.3.
Fokusiranje sunčeve energije ...................................................................................... 10
3.2.2.
ENERGIJA VETRA ............................................................................................. 11
3.2.3.
HIDROENERGIJA .............................................................................................. 12
3.2.3.1.
Protočne hidroelektrane ............................................................................................. 13
3.2.3.2.
Akumulacione hidroelektrane..................................................................................... 13
3.2.3.3.
Revirzibilne hidroelektrane ......................................................................................... 13
3.2.4.
GEOTERMALNA ENERGIJA ............................................................................... 14
3.2.5.
BIOMASA ........................................................................................................ 15
3.2.6.
ENERGIJA PLIME I OSEKE ................................................................................. 16
3.2.7.
ENERGIJA TALASA ........................................................................................... 17
4. ZAKLJUČAK ................................................................................. 18 [L] LITERATURA ................................................................................ 19
2
1. O ENERGIJI Ţivimo u svetu energije. Sve što nas okruţuje zasnovano je na korišćenju energije. Energija je potrebna svim ţivim bićima. Nama je potrebna da bi smo se mogli kretati. Energiju dobijamo od hrane koju uzimamo. Biljke dobijaju energiju od Sunčeve svetlosti, ţivotinje jedu biljke ili druge ţivotinje. Mašine energiju, najčešće dobijaju, sagorevanjem goriva (nafte, uglja, gasa i dr.).
1.1.
Šta je energija?
Energija je sposobnost nekog tela da vrši rad. Ljudi su hiljadama godina koristili energiju sopstvenih mišića. Kasnije su počeli pripitomljavati ţivotinje s kojima su obavljali razne poslove: vuču kola, pluga, dizanje tereta, pokretanje primitivnih mašina i dr. Tek posle mnogo vremena čovek je otkrio i druge oblike energije. U prirodi postoji više oblika energije: hemijska, toplotna, mehanička, svetlosna, električna, nuklearna. Energija je glavni pokretač tehnološkog razvoja. Zahvaljujući industrijalizaciji i porastu broja stanovnika potreba za energijom iz godine u godinu eksponencijalno se povećava. Na početku ovog milenijuma obnovljivi izvori energije imaju sve veću ulogu u svetskoj proizvodnji energije, dok je štetan uticaj velikok korišćenja fosilnih goriva na ţivotnu sredinu sve očigledniji.
Slika 1 – oblici energije
3
2. OBLICI ENERGIJE Osnovni vidovi energije koji omogućavaju funkcionisanje današnje civilizacije su uglavnom toplotna i električna energija, koje se u daljim tehnološkim postupcima mogu prevesti u ostale vidove energije.Toplotna i električna energija se danas u velikom procentu dobijaju iz neobnovljivih izvora energije. Termin neobnovljivi izvori energije odnosi se na sve potencijalne nosioce nekog vida energije koji su stvoreni u nekom prošlom vremenu, a sada se ne mogu obnoviti, tj. ne mogu se regenerisati niti ponovo proizvesti. Najveći udeo neobnovljivih izvora energije čine fosilna goriva, goriva nastala anaerobnom digestijom uginulih/mrtvih organizama u unutrašnjosti zemlje pod uticajem visoke temperature i pritiska milionima godina. Fosilna goriva čine glavni izvor sa čak 85-90% energije[1]. U fosilna goriva ubrajaju se:
Ugalj Treset Nafta i derivati nafte Prirodni gas
U neobnovljive izvore energije svrstavaju se i fisiona (nuklearna) goriva (8% od ukupnog) [2]. Problemi sa neobnovljivim izvorima energije su prvo u njihovoj količini i rasprostranjenosti. Zalihe fosilnih goriva su ograničene i brzo nestaju, a usled koncentracije energetskih resursa u svega nekoliko oblasti u svetu, korišćenje neobnovljivih goriva stvorilo je sistem međuzavisnosti, tako da se drţave koje zavise od uvoza fosilnih goriva nalaze u podređenim poloţajima. Drugi problem je zagađenje čovekove okoline. Sagorevanje fosilnih goriva, naročito onih baziranih na nafti i uglju, predstavlja najverovatniji uzrok globalnog zagrevanja, dakle stvaranju tzv. efekta staklene bašte usled emisije ugljen-dioksida, sumpornih, azotnih jedinjenja i dr. zagađujućih jedinjenja i čestica. Promena klimatskih uslova predstavlja jednu od najozbiljnijih opasnosti za Zemljin ekološki sistem zbog mogućeg uticaja na proizvodnju hrane. Sa druge strane, primena nuklearne energije, predstavlja uslovno čistu tehnologiju, ali u slučaju katastrofa moţe doći do izuzetno velikih zagađenja sa ogromnim posledicama na čoveka i ţivotnu okolinu. Takođe, veliki problem predstavlja i problem odlaganja radioaktivnog otpada. Iako u ovom trenutku proizvodni procesi, kao i sama tehnologija ne dozvoljavaju potuno isključenje neobnovljivih izvora energije, teţi se ka tome da se njen ukupan udeo smanji. Samim
4
tim, na scenu bi stupila energija koja bi se dobijala iz obnovljivih izvora, koja umnogome ima manji štetni uticaj na čoveka i njegovo okruţenje. Za razliku od neobnovljivih, obnovljivi izvori energije predstavljaju oblik energije koji nije potrošiv tj. moţe se delimično ili potpuno sam regenerisati. Ovaj prirodni vid energije nalazi se svuda oko nas, baš kao i sama priroda. Upotrebom obnovljivih izvora energije, smanjuje se emisija gasova staklene bašte, kao i celokupno zagađenje ţivotne sredine i njenih mediuma. [3] Neke od najiskorišćenijih i najpoznatijih izvora ovog oblika energije su:
bioobnovljivi izvori (biomasa) energija malih vodotokova energija vetra energija sunca geotermalna energiju
Posmatrajući suštinu ovih izvora vidi se da su ovi izvori, praktično, samo modaliteti solarne energije. Naime, biomasa se stvara fotosintezom na bazi solarne energije. Strujanje vaduha – vetar nastaje zbog razlika u temperaturama vazduha na različitim mestima kao posledica solranog zračenja. Kruţenje vode u prirodi, kao i plima i oseka su, takođe, posledica solarnog zračenja. Zbog ogromne količine energije koju Sunce zrači i perioda njegovog ţivota moţe se smatrati da će dozračivanje energije sa Sunca trajati veoma dugo sa aspekta naše civilizacije.
Slika 2 – izvori energije
5
3. VRSTE OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE 3.1.
OPŠTA PODELA
Prema nastanku energije na Plavoj planeti, moţe se klasifikovati u tri osnovne grupe: 1. Sunčeva energija – odgovorna za solarnu energiju, najveći izvor energije na Zemlji.
Direktno utiče na obnavljanje energije vodnih snaga, talasa, vetra, toplote u okeanu, kao i obnavljanje biomase putem fotosinteze.
Sunčeva energija utiče indirektno i to kroz više vidova energije: o hidroenergija – energija vodotokova, morskih struja, glečera o toplotna energija hidrosfere – toplota mora i okeana o eolska energija – strujanje vazdušnih masa (vetrovi) o bioenergija – energija nastala fotosintezom 2. Nuklearna fisija – raspad izotopa teških hemijskih elemenata
Geotermalna energija – raspad u unutrašnjosti zemlje
Veštačka fisija – energija koja se koristi u nuklearnim elektranama (mišljenja su podeljena po pitanju klasifikacije ove vrste energije u obnovljive) 3. Planetarna kretanja – energija gravitacije
Energija plime i oseke
Slika 3 – obnovljivi izvori energije 6
3.2.
NAJČEŠĆI OBLICI ENERGIJE
U ovom trenutku samo 3,3% potrošnje primarne energije dolazi od obnovljivih izvora[4]. Međutim, potraţnja za ovom vrstom energije je sve veća. Do sada je patentirana nekolicina uređaja i proizvodnih procesa koji generišu obnovljive prirodne izvore u svrhu proizvodnje energije potrebne za čovekove potrebe. Radi lakšeg upravljanja i veće produktivnosti, potrebno je shvatiti kako, zapravo određena vrsta energije „funkcioniše“ i na koji način je što bolje iskoristiti tj. kako joj se treba pristupiti. Takođe, veoma je bitna sama tehnologija koja se koristi za implementaciju ove energije. S toga, u ovom radu će biti obrađene neke vrste obnovljivih izvora energije; one čiji je trenutni udeo najveći.
Dijagram 1 – korišdenje obnovljivih izvora u svetu 2005. godine[5]
U ovom radu izvori koji će biti obrađeni su:
Solarna energija Energija vetra Hidroenergija Geotermalna energija Energija biomase Energija plime i oseke Energija talasa
7
3.2.1. SOLARNA ENERGIJA Sunce je nama najbliţa zvezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoloţive energije na Zemlji. Sunčeva energija potiče od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gde temperatura doseţe 15 miliona °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodonikovih (H) atoma nastaje helijum (He), uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helijum prelazi oko 600 miliona tona vodonika, pri čemu se masa od nekih 4 miliona tona vodonika pretvori u energiju. Ova energija se u vidu svetlosti i toplote širi u svemir, pa tako jedan njen mali deo dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, kolika je njegova procenjena starost, a prema raspoloţivim zalihama vodonika, moţe se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Pod optimalnim uslovima, na površini Zemlje se moţe dobiti 1 kW/m2, a stvarna vrednost zavisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uslovima i još dosta varijabilnih. Sunčeva energija se moţe koristiti pasivno i aktivno. Pod terminom pasivno korišćenje podrazumeva se direktno propuštanje toplotne Sunčeve energije u prostoriju tj. zagrevanje masivnog poda i zidova koji apsorbuju toplotu, a zatim je otpuštaju noću. Tabela 1 – potencijali i zahtevi vezani za korišdenje solarne energije[6]
POTENCIJALI Zadovoljava 10% potreba za grejanjem
ZAHTEVI Velika površina okrenuta ka jugu, radi prihvatanja Sunčevog zračenja Konstrukcija sa velikom termalnom masom (radi zadrţavanja toplote) Dobra izolacija Izbegavanje zasečenosti objekta
Jednostavna i jeftina postavka Isplativost u kratkom vremenskom period Lako odrţavanje sistema
Slika 4 – pasivno korišdenje solarne energije 8
Kada se radi o aktivnom/direktnom korišćenju solarne energije, ono se moţe podeliti u tri grupe principa:
solarni kolektori – zagrevanje vode, grejanje prostorija (pretvaranje solarne energije u toplotnu energiju) fotonaponske ćelije – direktno pretvaranje sunčeve energije u električnu fokusiranje sunčeve energije – upotreba u velikim energetskim postrojenjima
3.2.1.1. Solarni kolektori Solarni kolektori direktno pretvaraju Sunčevu energiju u toplotnu. Sistemi za grejanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrejati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tečnošću koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sistemi mogu se koristiti bilo gde, čak i kada je temperatura atmosferskog vazduha ispod nule. Tokom dana, ako je lepo vreme, voda se moţe grejati samo u kolektorima. Ako vreme nije lepo, kolektori pomaţu u grejanju vode i time smanjuju potrošnju električne energije.
Slika 6 – fotonaponska delija
Slika 5 – solarni kolektor
3.2.1.2. Fotonaponske ćelije Fotonaponske ćelije se sastoje od poluprovodnih elemenata koji direktno pretvaraju energiju Sunčevog zračenja u električnu energiju. Efikasnost im je od 10% za jeftinije sisteme (amorfni silicijum) do 25% za skuplje sisteme. Za sada su još uvek ekonomski nerentabilni jer im je cena oko 6000 $/kW[7]. Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se na satelitima, saobraćajnim znakovima, kalkulatorima i udaljenim objektima koji zahtevaju dugotrajni izvor energije. Kao dodatni izvori energije fotonaponske ćelije mogu se na primer priključiti na električnu mreţu, ali za sada je to neisplativo.
9
3.2.1.3. Fokusiranje sunčeve energije Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplotnih pogona. Fokusiranje se postiţe pomoći mnogo sočiva ili češće pomoću ogledala sloţenih u tanjir ili konfiguraciju tornja. Najčešće upotrebljavane su konfiguracije tipa "Power Tower" i "Dish". "Power tower" konfiguracije koriste kompjuterski kontrolisano polje ogledala za fokusiranje sunčevog zračenja na centralni toranj, koji zatim pokreće glavni generator. Do sada su napravljeni demonstracijski sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW. Ti novi sistemi imaju i mogućnost rada preko noći i u lošem vremenu tako da spremaju vruću tečnost u vrlo efikasne tankove(neka vrsta termo boce). "Dish" sistemi prate kretanje Sunca i na taj način fokusiraju sunčevo zračenje. Postoji još i "Trough" sistem fokusiranja sunčeva zračenja, koji moţe biti vrlo efikasan. Takve elektrane mogu biti vrlo jake: u Kaliforniji je instalirana elektrana snage 354 MW. Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunčevo zračenje mogu se bez većih problema prebaciti na prirodni gas ili neki drugi izvor energije. To je moguće jer Sunce koristimo za grejanje tečnosti, a kad nema Sunca tečnost zagrevamo na neki drugi način. Mana ovog postrojenja je zauzimanje velikog prostora, ali to se moţe rešiti postavljanjem elektrane u neku nenaseljenu oblast (pustinju). Još jedan veliki problem predstavlja cena sistema, kao i njegova postavka.
Slike 7 i 8 – fokusiranje sunčeve energije; Solar Dish (levo) i Power Tower (desno)
10
3.2.2. ENERGIJA VETRA Iskorišćenje energije vetra je najbrţe rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U poslednjih nekoliko godina turbine na vetar znatno su poboljšane. Najbolji primer je nemačko trţište turbina na kojemu se prosečna snaga od 470 kW 1995. godine povećala na 1280 kW 2001. godine. Ovo povećanje snage postiglo se odgovarajućim povećavanjem veličine turbina. Trenutno su u razvoju turbine koje će moći generirati snagu između 3 i 5 MW. Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vetra, instalacija vetrogeneratora je privilegija koju mogu priuštiti samo bogate zemlje. Trenutno je cena vetrenjače veća od cene termoelektrane po MW instalirane snage (vetrenjača košta oko 1000 €/kW instalirane snage, a termoelektrana 700 €/kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja[8]. Energija vetra je transformisani oblik Sunčeve energije. Sunce neravnomerno zagreva različite delove Zemlje i to rezultira različitim pritiscima zraka, a vetar nastaje zbog teţnje ka izjednačavanjem tih pritisaka. Postoje delovi Zemlje na kojima duvaju tzv. stalni (planetarni) vetrovi i na tim područjima je iskorišćenje energije vetra najisplativije. Dobre pozicije su obale okeana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vetrova, ali cene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvaranja kinetičke energije vetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) moguće je iskoristiti samo razliku u brzini vetra na ulazu i izlazu.
Shema 1 – princip rada vetrogeneratora[9] Albert Betz, nemački fizičar dao je još davne 1919. godine zakon energije vetra, a koji je publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”. Njime je dan kvalitativni aspekt znanja iz mogućnosti iskorišćenja energije vetra i turbina na vetar. Njegov zakon kaţe da se moţe pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetičke energije vetra u mehaničku energiju pomoću turbine na vetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se moţe pretvoriti između 35% i 45% energije vetra[10]. 11
Kao dobre strane iskorišćenja energije vetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, bez troškova za gorivo i bez zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promenjivost brzine vetra (nepouzdanost rada). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vetrenjače snage do nekoliko desetina kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nuţno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se sprema energija kad se generiše više od potrošnje. Velike vetrenjače često se instaliraju u park vetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mreţu.
3.2.3. HIDROENERGIJA Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U poslednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udeo hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama, u istom je razdoblju proizvodnja povećana gotovo sto puta, a udeo 80 puta. Tako da hidroenergija ima svoja ograničenja. Ne moţe se koristiti svuda jer podrazumeva obilje brzo tekuće vode, a poţeljno je i da je ima dovoljno cele godine, jer se električna struja ne moţe jeftino uskladištiti. Da bi se poništio uticaj oscilacija vodostaja, grade se brane i akumulaciona jezera. To znatno diţe cenu cele elektrane, a diţe se i nivo podzemnih voda u neposrednoj okolini akumulacije. Nivo podzemnih voda ima dosta uticaja na biljni i ţivotinjski svijet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za ţivotnu sredinu. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zaštita od potresa, a u zadnje vreme i zaštita od terorističkih napada. Procenjuje se da je iskorišćeno oko 25 % svetskog hidroenergetskog potencijala. Većina neiskorišćenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatni porast potrošnje energije. Najveći projekti, planirani ili započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru[11].
Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana:
protočne akumulacijske reverzibilne
12
3.2.3.1. Protočne hidroelektrane Po definiciji protočne hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija moţe isprazniti u kratkom vremenskom intervalu rada. To znači da se skoro direktno koristi kinetička energija vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali su vrlo ovisne o trenutnom protoku vode. Prednost je vrlo mali uticaj na ţivotnu sredinu i mala opasnost od podizanja podzemnih voda.
3.2.3.2. Akumulacione hidroelektrane Akumulacione hidroelektrane su najčešći način dobijanja električne energije iz energije vode. Problemi nastaju u letnjim mesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcionisanje elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti i potrebno je odrţavati nivo vode koji je biološki minimum. Veliki problem je i podizanje nivoa podzemnih voda
3.2.3.3. Revirzibilne hidroelektrane Za popunjavanje dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne hidroelektrane. Kad je potrošnja energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer je tada potrošnja energije najmanja. Danju se elektrana prebacuje na proizvodnju električne energije i tada se prazni “gornja akumulacija”. To nije baš energetski najbolje rešenje, ali je bolje nego napraviti još nekoliko termoelektrana za pokrivanje dnevnih špica potrošnje.
Slike 9 i 10 – pojednostavljeni prikaz rada hidroelektrana
13
3.2.4. GEOTERMALNA ENERGIJA Geotermalna energija postoji otkad je stvorena Zemlja. Nastaje prirodnim raspadanjem radioaktivnih elemenata koji se nalaze u zemljinoj unutrašnjosti. Duboko ispod površine voda ponekad dospe do vruće stene i pretvori se u vrelu vodu ili paru. Kipuća voda moţe dosegnuti temperaturu od preko 150⁰C, a da se ne pretvori u paru jer je pod visokim pritiskom. Kad ta vruća voda dospe do površine kroz pukotinu u zemljinoj kori, zovemo je vrući izvor. Ako izlazi pod pritiskom, u obliku eksplozije, zove se gejzir. Vrući izvori se širom sveta koriste kao izvor toplote, u zdravstvene i rekreacijske svrhe. Vrućom vodom iz dubine Zemlje mogu se grejati staklenici i zgrade. Na Islandu, koji je poznat po gejzirima i aktivnim vulkanima, mnoge zgrade i bazeni greju se geotermalnom vrućom vodom. Vruća voda i para iz dubine Zemlje mogu se koristiti za proizvodnju električne energije. Buše se rupe u zemlji i cevi se spuštaju u vruću vodu. Vruća voda ili para penju se tim cevima na površinu. Geotermalna elektrana je kao svaka druga elektrana, osim što se para ne proizvodi sagorevanjem goriva već se crpi iz zemlje. Dalji postupak s parom je isti kao kod konvencionalne elektrane: para se dovodi do turbine koja pokreće rotor električnog generatora. Nakon turbine, para odlazi u kondenzator, kondenzuje se, da bi se tako dobijena voda vratila nazad u geotermalni izvor.
Slika 11 – upotreba geotermalne energije
Slika 12 – gejzir kao izvor geotermalne energije
Ovaj izvor energije ima brojne prednosti. On je jeftin, stabilan i trajan. Budući da nema dodatnih potreba za gorivom nema štetnih emisija, osim vodene pare. Glavni je nedostatak u malom broju lokacija gde se vruća voda u podzemlju nalazi blizu površine. To su tzv. geotermalne zone. One se vezuju za vulkanske zone na Zemlji tj. u pravilu za granice litosfernih ploča. Nedostatak je i to što su te zone ujedno i glavne potresne zone što onda poskupljuje izgradnju takovih elektrana. Budući da su te zone uglavnom i slabo naseljene, problem je i prenos energije do potrošača a ponekad su to i zaštićena područja npr. Yellowstone, pa gradnja elektrana nije dozvoljena. Glavni proizvođači geotremalne enrgije su SAD, Filipini, Meksiko i Japan. 14
3.2.5. BIOMASA Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine je brojni proizvodi biljnog i ţivotinjskog porekla. Moţe se direktno pretvarati u energiju sagorevanjem, te proizvodnju pare za grejanje u industriji i domaćinstvima, kao i za dobijanje električne energije u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Biogas nastao fermentacijom bez prisustva kiseonika sadrţi metan i ugljenik te se moţe upotrebljavati kao gorivo, a ostali savremeni postupci korišćenja energije biomase uključuju i pirolizu, rasplinjavanje te dobijanje vodonika. Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna goriva je manja emisija štetnih gasova kao i otpadnih voda. Dodatne prednosti su zbrinjavanje i iskorišćavanje otpada i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i drvne industrije, smanjenje uvoza energenta, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena područija i povećanje sigurnosti opskrbe energijom. Predviđa se da će do sredine XXI veka u svetu udeo biomase u potrošnji energije iznositi između 30 i 40 posto[12]. Švedska je npr. 1998. je iz biomase dobijala 18% energije, a Finska 10%. Prema dokumentima EU predviđa se da će proizvodnja energije iz biomase u odnosu na ostale obnovljive izvore energije 2010. iznositi 73%. Ukrajina ima instalirane kapacitete od 320 MW za dobijanje struje upravo korištenjem biomase.
Shema 2 – kruženje materije i proticanje energije vezano za biomasu
Energija iz drveta - U Evropskoj Uniji 58% primarne energije dobijene od obnovljivih izvora energije dolazi iz drva. Tu veliki udeo ima tradicionalno iskorišćavanje potencijala šuma. U Francuskoj se proizvodi najviše primarne energije iz drva. To je u 2000. godini iznosilo 9.8 Mtoe energije dobijene na taj način. Švedska (8.3 Mtoe) i Finska (7.5 Mtoe) takođe znatno koriste energiju iz drva. Iako toplotna potrošnja (grejanje kuća, vode) predstavlja glavni deo proizvodnje energije, deo energije drva se pretvara i u električnu energiju. U 1999. godini u Evropskoj Uniji na taj način proizvedeno je 17.3 TWh električne energije. 15
Biogas - Između 1990. i 2000. godine kontinuirano se povećavao broj elektrana na biogas. Danas ima oko 3000 elektrana u Europi, a treba im dodati i 450 odlagališta smeća koja valoriziraju biogas. Godišnja proizvodnja tih pogona je oko 2304 ktoe, a to je oko 5% od ukupno proizvedene energije biomase u Europi. Ujedinjeno kraljevstvo je vodeći proizvođač korisne energije iz biogasa sa 897 ktoe ili 39% evropske proizvodnje. Ta energija dobija se iz više od 400 postrojenja. Nemačka je na drugom mestu sa 525 ktoe u 2000. godini. Najveći napredak u Nemačkoj proizlazi iz biogasa dobijenog agrikulturom. U 2000. uključeno je 400 dodatnih takvih pogona i sad ih ima 1050. Na trećem mestu je Francuska sa 167 ktoe godišnje proizvodnje. Cilj Evropske Unije je 15 Mtoe proizvedene biogasom. Da bi se to postiglo potreban je godišnji rast od bar 30%[13]. Biogoriva - Biogoriva su sastavljena od dva različita sektora: etanol i biodizel goriva. Etanol se koristi kao dodatak za benzinske motore, a biodizel kao dodatak za dizelske motore. Neki motori dopuštaju upotrebu čistog etanola ili biodizela, ali to je ograničeno drţavnim regulativama. Količina proizvedenog etanola godišnje je porasla sa 47.500 tona 1993. na 191.000 tona 2000. godine. Glavni proizvođač ovog goriva je Francuska sa 91.000 tona proizvedenih 2000. Španija je na drugom mestu sa 80.000 tona. Sledeća je Švedska sa 20.000 tona. Proizvodnja biodizela povećala se još više. Od 55.000 tona 1992. narasla je na 700.000 tona u 2000. godini. I u ovoj grani Francuska je vodeća sa 47% ili 328.000 tona. Nemačka drţi drugo mesto sa 246.000 tona. U Evropskoj uniji još samo tri drţave proizvode biodizel gorivo: Italija (78.000 tona), Austrija (27.600 tona) i Belgija (20.000 tona) [14]. 3.2.6. ENERGIJA PLIME I OSEKE Plima i oseka nastaju kao posledica gravitacijskih sila Sunca i Meseca. Za sad još nema većih komercijalnih dostignuća na eksploataciji te energije, ali se zna da potencijal nije mali. Ta energija se moţe dobiti na mestima gde su morske mene izrazito naglašene (plimna amplituda veća od 10 metara). Princip je jednostavan i vrlo je sličan principu hidroelektrane. Na ulazu u neki zaliv postavlja se brana i kad se nivo vode podigne, propušta se preko turbine u zaliv. Kad se zaliv napuni brana se zatvara i čeka se da nivo vode padne. Tad se voda po istom principu propušta iz zaliva. U jednostavnijem slučaju voda se propušta kroz turbine samo u jednom smeru i u tom slučaju turbine su jednostavnije (jednosmerne, a ne dvosmerne). Glavni problemi iskorišćenja energije plime i oseke su: • periodičnost izvora (treba čekati da se nivo vode dovoljno podigne, odnosno padne) • mali broj mesta pogodnih za iskorištavanje takvog oblika energije. Najpoznatija elektrana koja koristi energiju plime i oseke nalazi se na ušću reke Rance u Francuskoj. Izgrađena je 60-tih godina i još uvek radi. Rusija poseduje malu elektranu kod Murmanska, Kanada u zalivu Fundy (najviša plimna amplituda; preko 20m) dok ih Kina ima nekoliko. Ni jedna od navedenih zemalja nije ostvarila značajniji napredak u iskorišćenju energije ovog tipa[15].
16
3.2.7. ENERGIJA TALASA Zbog delovanja vetra na površinu vode u nekim zonama okeana stvaraju se veliki morski talasi. Talasi se razlikuju po visini, duţini i brzini pri čemu zavisi i njihova energija. Svaki talas nosi potencijalnu energiju uzrokovanu deformacijom površine i kinetičku energiju koja nastaje zbog gibanja vode. Energija talasa naglo pada sa njegovom dubinom, pa na dubini od 50 m iznosi samo 2% od energije odmah ispod površine. Energija talasa obnovljiv je izvor, koji varira u vremenu (npr. veći talasi javljaju se u zimskim mesecima). Jednostavniji oblik iskorišćenja energije talasa bio bi neposredno uz obalu zbog lakšeg tj. jeftinijeg dovođenja energije potrošačima. Međutim, energija valova na pučini je znatno veća, ali je i njeno iskorišćenje puno skuplje. U Velikoj Britaniji i Japanu već se duţe vreme istraţuju mogućnosti iskorišćenja ovog oblika energije. Danas su u osnovi poznata tri oblika iskorišćenja energije talasa; preko plutača, pomičnog klipa i lopatica. U ovom trenutku, nijedan od navedenih načina ne moţe ekonomski konkurisati klasičnim izvorima energije
17
4. ZAKLJUČAK Obnovljivi izvori energije i nove tehnologije korišdenja ovih izvora postaju sve značajniji segment u svim poljima, a pogotovo u energetici. Koršdenjem obnovljivih izvora energije se smanjuje trošenje neobnovljivih energetskih resursa. Korišdenje ovih izvora je veoma značajno i sa aspekta zaštite životne sredine. Energetika, kao oblast privrede, na kojoj se temelji razvoj svih drugih oblasti privrede je najvedi zagađivač životne sredine, bez čije zaštite nije mogude ostvariti održivi razvoj ljudske vrste i živog sveta na planeti. Zagađenje životne sredine ne poznaje državne granice, što je razlog za dalji razvoj nove oblasti prava – prava zaštite životne sredine, koje na isti način kao i pravo energetike, po svojoj prirodi ima međunarodni karakter.
18
[L] LITERATURA [1], [2], [3] - energy.gov [4] – U.S. Department of Energy - Energy Efficiency & Rewenable Energy Official Website; www.eere.energy.gov [5] – obnovljivi izvori u svetu 2005. godine – REN21; www.ren21.net [6] – Obnovljivi izvori energije, solarna energija; V predavanje; Prof. dr Dragi Antonijević [7] – Princip rada fotonaponskih ćelija; www.izvorienergije.com [8] – Energija vetra; www.izvorienergije.com [9] – Univerzitet “Sv. Kliment Ohridski”; Tehnički Fakultet – Bitolj; Princip rada vetrogeneratora; Bitolj; www.tfb.edu.mk [10] – Energija vetra; en.wikipedia.org/wiki/Wind_power [11] – Hidroenergija; ecoist.rs [12] – Regionalna Razvojna Agencija Srem; Izgradnja postrojenja i proizvodnja električne/toplotne energije iz biomase u Republici Srbiji – vodič za investitore; Dr Branislava Lepotić Kovačević dipl. prav., Dr Dragoslava Stojiljković dipl.maš.inţ., Bojan Lazarević dipl.el.inţ [13] – Biogas; www.biogas.rs [14] – Biogorivo; www.obnovljiviizvorienergije.rs [15] – Energija plime i oseke; en.wikipedia.org/wiki/Tide
19
