Obnovljivi Izvori Energije Gabrijela

Štednja primarnih rezervi mineralnih sirovina

Štednja primarnih rezervi mineralnih sirovina, kao neobnovljivih prirodnih resursa, je strateški značajna za ostvarivanje strategije održivog razvoja.

Štednja se kod metaličnih i nemetaličnih mineralnih resursa se može, najvećim delom, ostvariti reciklažom, a manjim delom novim tehnologijama, smanjenjem donjeg graničnog sadržaja korisne komponente u sirovini i supstitucijom.

Kod energetskih sirovina, štednja se može ostvariti korišćenjem obnovljivih energetskih izvora i racionalizacijom potrošnje energije u svim oblicima.

1. Recikliranje otpada

Sekundarne sirovine

Ponovno korišćenje metala iz otpada, kao i uopšte ponovno korišćenje drugih materijala naziva se recikliranje.

U globalnoj podeli imamo dve vrste otpada: industrijski i komunalni.

Komunalni otpad iznosi oko 1t po stanovniku sveta godišnje.

U Srbiji ima preko 130 deponija gradskih naselja na kojima se deponuje oko 2,4X106 t čvrstog otpada.

Grube procene ukazuju da se godišnje može reciklirati: obojeni metali 1.200 t, aluminijum 2.400 t, gvožđe 51.000 t , staklo 77. 000 t i papir 100.000 t .

Ove cifre su za Srbiju značajne i u ekonomskom i u razvojnom smislu.

Kod proizvodnje sirovog metala iz otpadnog metala ostvaruje se velika ušteda u potrošnji energije: kod aluminijuma 95%, cinka 85%, olova 68%, čelika 53%, stakla do 30% itd. Zato su metali i drugi materijali proizvedeni reciklažom znatno jeftiniji.

Štednja primarnih rezervi mineralnih sirovina

Otpad Papir Staklo Gvožđe Aluminijum Obojeni

metali

Plastika Organsk

otpad

Neorganski

otpad

% mase 31,3 9,7 8,5 0,6 0,4 3,4 45,4 1,5

Tab. 5.1 – Prosečan sastav komunalnog otpada u SAD

Metal Olovo Cink Bakar Nikl Zlato Aluminijum Srebro Hrom

% iz reciklaže 72 26 31 35 43 49 16 25

Tab. 5.2 – Udeo metala iz reciklaže u Svetu, 2006. god.

Efekti reciklaže ogledaju se u sledećem:

Proizvodnja metala, papira, stakla i dr. iz otpada je znatno jeftinija,

Smanjuje se potrošnja primarnih rezervi neobnovljivih mineralnih sirovina, a time i zagađenje životne sredine,

Smanjuje se količina otpada koji se deponuje, a to znači manje troškove i manje zagađenje životne sredine, i

Pravilno izabrana strategija i tehnologije za preradu otpada donose profit i upošljavaju ljude.

TR

UTPR

TPR

GRANIČNI

TROŠKOVI

UDEO METALA IZ RECIKLAŽE, (X)

1,0 X2 X1 0,5 0

Sl. 5.1 Granični troškovi proizvodnje metala iz primarnih rezervi i reciklaže

2. Nove tehnologije

Štednja primarnih rezervi mineralnih sirovina može se

ostvariti i razvojem novih tehnologija otkopavanja ležišta,

primarne prerade sirovina, prerade vanbilansnih siromašnih

sirovina i valorizacijom svih korisnih komponenti iz

mineralnih sirovina.

Važan pokazatelj racionalnog korišćenja primarnih rezervi

mineralnih sirovina je iskorišćenje bilansnog dela ležišta,

koje kod površinskog otkopavanja iznosi 80-90%, a kod

podzemnog 60-75%.

3. Obnovljivi izvori metala i nemetala

U “obnovljive” izvore metala i nemetala mogu se svrstati aluvijalna ležišta plemenitih i retkih metala i ležišta šunka i peska, koja nastaju delovanjem erozije površinskih vodeniha tokova, kao i morski izvori soli i metala. Ovi izvori su “uslovno obnovljivi” iz dva razloga:

1. Njihovo obnavljanje ne ide istom brzinom kojom se eksploatišu, i

2. Stvaranje aluvijalnih ležišta, u suštini, predstavlja “preseljenje” i koncentraciju određenih vrsta minerala sa jednih delova zemljine površine na druge

4. Indeks održivog razvoja eksploatacije ruda

Kvantitativni parametar za ocenu održivosti razvoja u eksploataciji metaličnih mineralnih sirovina moguće je definisati samo u odnosu na trošenje njihovih primarnih rezervi, a ne i u odnosu na stepen negativnog uticaja na životnu sredinu.

Ukupne rezerve metala na Zemlji su ograničene. Problem održivog razvoja može se slikovito prikazati jednim opštim modelom, koji povezuje potrebe za metalima i mogućnosti zadovoljavanja tih potreba. Potrebe za određenim metalom P (potrošnja) mogu se zadovoljiti: proizvodnjom iz primarnih rezervi Pr i proizvodnjom iz reciklaže Prc:

P = Pr + Prc

Strategija održivog razvoja u oblasti eksploatacije metaličnih mineralnih sirovina svodi se na kontinuirano, dugoročno smanjivanje potrošnje primarnih rezervi metala, uz istovremeno povećanje proizvodnje metala iz reciklaže. Iz ovakvog cilja proističe mogućnost da se indeks održivog razvoja IOR definiše odnosom proizvodnje metala iz reciklaže Prc i potrošnje P:

IOR = Prc/P

Indeks održivog razvoja može da ima vrednost od 0 (kada je Prc = 0, a sva potrošnja obezbeđuje iz primarnih rezervi) do 1 (kada je Prc = P, a sva potrošnja obezbeđuje iz reciklaže).

“Treba znati iskoristiti prirodne sile i na taj način dobiti svu potrebnu energiju. Sunčevi zraci su oblik energije, vetar i morske struje su takođe energija. Koristimo li ih? O, ne! Palimo šume i ugalj, kao da podstanari pale ulazna vrata naše kuće za grejanje. Živimo kao divlji doseljenici koji ne shvataju da ova bogatstva pripadaju svima nama.”

Thomas A. Edison, 1916

Direktiva Evropskog Parlamenta o klimatskim promenama i energiji koja ima za cilj da obezbedi smanjenje emisija gasova sa efektom staklene bašte najmanje 20%, unapređenje energetske efikasnosti od 20% i učešće OE od 20% u ukupnoj potrošnji energije u EU do 2020.

BUDUĆNOST ENERGETSKE POLITIKE-EU 20-20-20 do 2020

Sadašnjost!!!???

NEOBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE: - ugalj, - nafta, - prirodni gas, - nuklearna energija • Ugalj, nafta i prirodni gas su fosilna goriva i još uvek predstavljaju najdominantnije izvore energije

Sadašnjost!!!???

Raspodela proizvodnje električne energije na

globalnom nivou, 2010

Dva osnovna problema kod neobnovljivih izvora energije su:

da ih ima u ograničenimkoličinama i da zagađuju okolinu.

sagorevanjem fosilnih goriva oslobađa se velika količina CO2 koji doprinosi povećavanju efekta staklene bašte.

Nuklearna goriva nisu opasna za atmosferu, ali nuklearni otpad ostaje radioaktivan duži niz godina i mora biti skladišten u objektima specijalne namene

“TRI TALASA FOSILNIH GODINA” i

POTREBA ZA OBNOVLJIVOM ENERGIJOM

BUDUĆNOST PRIPADA BIOMASI, VODI, VETRU i OSTALIM OIE

5. Obnovljivi energetski izvori

U obnovljive energetske izvore spadaju: hidropotencijal, geotermalna energija, solarna (sunčeva) energija, energija vetra, energija biomase i energija plime i talasa.

Korišćenje obnovljivih energetskih izvora je od izuzetnog značaja za svaku zemlju. Ovaj se značaj ogleda u štednji neobnovljivih energetskih sirovina fosilnog porekla i zaštiti životne sredine. Obnovljivi energetski izvori su ekološki čisti.

Zajednička karakteristika većine tehnologija korišćenja obnovljivih energetskih izvora je relativno visok stepen početne investicije, a kasnije niska operativna cena.

Energent Konstrukcija Priprema

energenta

Konverzija Ukupno

Ugalj 1 1 962 964

Nafta 1 1 961 963

Gas - - 726 726

Nuklearna 1 2 5 8

Hidropotencijal 4 - - 4

Vetar 7 - - 7

Sunce 5 - - 5

Geotermalna 1 1 56 58

Biomasa (drvo) 3 -1509 1346 -160

Tab. 5.3 – Emisija ugljendioksida (t/GWh) pri proizvodnji elektroenergije

Energent 2005.god., (%) 2030. god., (%)

Ugalj 40 43

Nafta 7 3

Gas 19 23

Nuklearna energija 16 10

Hidropotencijal 16 14

Obnovljivi energenti 2 7

Sunce 0,1 0,5

Geotermalna 0,3 0,5

Vetar 0,4 3,5

Biomasa i otpad 1,2 2,5

Tab. 5.4 – Struktura energenata za proizvodnju elektroenergije u Svetu

Energent Troškovi proizvodnje

(€ -cent/kWh)

Troškovi

ekologije

(€-cent/kWh)

Ugalj 3-5 4

Gas 2-4 1

Nuklearna 4-6 0,3

Hidropotencija

l

2-10, zavisno od snage 0,25

Vetar 3-10 0,15

Solarna 12-80, zavisno od

insolacije 0,6

Geotermalna 2-10 - elektrane

0,5-5 -toplane -

Biomasa 5-15 - elektrane

1-5 - toplane 1

Sl. 5.5 -Troškovi proizvodnje električne energije i troškovi ekologije iz različitih energenata

11 ODABRANIH POKAZATELJA

IZVOR: RENEWABLE -2011 GLOBAL STATUS REPORT

*PV-Photo Voltaic (Foto Voltažni, Foto Naponski)

KAPACITETI OBNOVLJIVIH IZVORA (ne

uključujući hidro potencijale)

SVET 312 GW EU 135 GW

Top 5 po ulaganjima, 2010

Top 5 – po kapacitetima, 2010

ZAPOSLENJE - WORLDWIDE JOBS

Globalna zaposlenost u oblasti OIE na kraju 2010 je iznosila preko 3.5 milona ljudi.

TOKOVI INVESTICIJA

Kina je privukla gotovo 50 milijardi dolara, što je vodeća zemlja već drugu godinu za redom.

Tehnički iskoristiv energetski potencijal obnovljivih izvora energije u Srbiji je značajan i iznosi preko 3,83 Mtoe godišnje. Učešće pojedinih obnovljivih izvora u ovom potencijalu iznosi:

oko 2,4 Mtoe – biomasa

oko 0,4 Mtoe - mali vodotoci

oko 0,2 Mtoe – geotermalni izvori

oko 0,19Mtoe – energija vetra

oko 0,64 Mtoe – solarna energija

geotermalna

energija

4%

solarna energija

14%

energija vetra

5%

hidropotencijal

14%biomasa

63%

Slika 1. Procentualno učešće OIE u Srbiji

Hidropotencijal

U strukturi svetske proizvodnje elektroenergije, hidropotencijal

učestvuje sa oko 16%. Među obnovljivim izvorima energije, jedino je

hidropotencijal koncentrisan energetski izvor.

Hidropotencijal reka Srbije je 50% iskorišćen. Preostali

hidropotencijal nalazi se na manjim rekama.

Evidentirano je 868 lokacija na kojima se mogu izgraditi

hidroelektrane, snage do 10 MW.

Geotermalna energija

• Geotermalna energija je toplota zemlje.

• Na svakih 33 m temperatura raste za 1C – geotermski stupanj.

• Geotermalna energija nalazi se u :

1. Poroznim stenama – hidrogeotermalna energija

2. Neporoznim stenama – petrogeotermalna energija

3. Istopljenim stenama (magmi) – magmogeotermalna energija

Ako su akumulacije geotermalne energije takve da se ona može

ekonomično eksploatisati, onda one predstavljaju nalazišta

geotermalne energije.

Geotermalni tok je parametar na osnovu koga se procenjuje

geotermalni potencijal nekog područja. On predstavlja količinu

geotermalne toplote koja u svakoj sekundi, kroz površinu od 1m2,

dolazi iz zemljine unutrašnjosti do njene površine.

Načini neposrednog korišćenja geotermalnih fluida najviše zavise od

njihove teperature:

• Voda niske teperature (50 - 75C)

• Voda srednje teperature (do 140 C)

• Voda visoke teperature i suva para (140 - 350 C)

Geotermalna energija ima mnoge prednosti u odnosu na fosilne

energente:

• domaća je,

• geotermalne toplane su jeftinije,

• cene toplotne i električne energije dobijene iz geotermalne energije su niže od cena energenata dobijenih iz fosilnih goriva,

• Geotermalna energija je ekološki čista.

Sunčeva energija

• Sunčeva energija se tehnologijom fotonaponske konverzije može transformisati u elektoroenergiju ili solarnim kolektorima u toplotnu energiju.

• Ako bi 300.000 domaćinstava u Srbiji imalo po 5m2 solarnih kolektora za grejanje sanitarne vode, uštedelo bi se 1.500 GWh godišnje, što odgovara kapacitetu elektrane od oko 400 MW.

PORAST U ODNOSU NA 2009 god. OD 72%

Energija vetra

• Pretvaranje energije vetra u elektroenergiju vrši se pomoću vetrogeneratora.

• Vetrogeneratori mogu da proizvedu elektroenergiju već pri brzini vetra od 2,5m/s, a iz bezbednosnih razloga se zaustavljaju pri brzini vetra od 25 m/s.

• Proizvodnja elektroenergijeje ekonomična pri brzini vtra većoj od 6 m/s.

PORAST U ODNOSU NA 2009 god. OD 25%

WIND TOP-10

INDUSTRIJA VETROAGREGATA

Globalni trend proizvodnje vetroagregata je usmeren ka kineskom tržištu – 30.6% EVROPA: Vestas , Simens Wind Power , Enercon, Gamesa -30.4% USA: GE Wind 9.3% INDIA: Suzlon Group 8.7%

Установљено је да брзина ветра у секунди у појединим деловима Србије износи:

• Миџор – 7,66 м/сек

• Сува планина – 6,46 м/сек

• Вршачки брег – 6,27 м/сек

• Тупижница – 6,27 м/сек

• Крепољин – 6,1 м/сек

• Дели Јован – 6,13 м/сек

Energija biomase

• Biomasa je organska materija biljnog ili životinjskog porekla iz koje se mogu dobiti tečni energenti (biodizel i bioetanol), ili toplotna energija.

• Izvori biomase su mnogobrojni: otpaci u poljoprivredi, poljoprivredni proizvodi, drvo koje brzo raste, industrijski organski otpad i organski deo komunalnog otpada.

• Biodizel može da se proizvede iz uljarica: soje, uljane repice, suncokreta, palme i dodaje se fosilnom dizelu, čime se poboljšavaju njegove energetske i ekološke karakteristike.

• Bioetanol može da se proizvede iz kukuruza ili pšenice i dodaje se motornom benzinu (do 20%), čime se poboljšavaju njegove energetske i ekološke karakteristike. Nus-proizvod koji se dobija je stočna hrana.

PORAST PROIZVODNJE ETANOLA I

BIODIZELA

PORAST PROIZVODNJE ETANOLA U ODNOSU NA 2009 god. OD 17%

PORAST PROIZVODNJE BIODIZELA U ODNOSU NA 2009 god. OD 7%

poljoprivredne

kulture

56%

šumski ostaci

33%

ostaci od voćaka

10%

ostaci životinjskog

porekla

1%

Slika 2. Procentualno učešće izvora biomase u Srbiji

Energija plime i talasa Energija plime može da se iskoristi na sva načina: upotrebom

potencijalne energije razlike u nivou mora za vreme plime i oseke ili upotrebom kinetičke energije plimnih struja.

Prvi koncept podrazumeva podizanje brana za zatvaranje morskih bazena u vreme nadolaska plime.

Drugi koncept podrazumeva upotrebu vodenih turbina uronjenih u plimne struje.

Istraživanja iskorišćenja energije talasa su na samom početku.

Energetsko vrednovanje izvora energije

• Svi obnovljivi izvori energije, osim hidropotencijala, su veoma rasuti

• Zbog velike rasutosti po prostoru, treba utrošiti značajne količine materijala, do kojih se dolazi utroškom velikih količina primarne energije, tako da je njihov neto energetski prinos dosta mali.

• Za neke obnovljive izvore, kao što je biomasa, troši se znatna količina nafte za proizvodnju i sakupljanje, kao i veštačkih đubriva za čiju se proizvodnju troše znatne količine energije, i

• Neki OIE su vremenski vrlo promenljivi, tako da oni ne smanjuju potrebnu instalisanu snagu drugih elektrana.

• Vreme vraćanja primarne energije tv definiše se odnosom utrošene primarne energije Eu za izgradnju i održavanje postrojenja i godišnje proizvodnje energije iz dotičnog izvora Ep:

tv = Eu/Ep

Indeks strateškog prioriteta ISP ocenjuje dugoročnu stratešku

valjanost energetskog izvora i definisan je odnosom:

ISP = Ep/(Eu/te + Epp)

Gde je: Epp – potrošnja primarne energije u procesu proizvodnje

energije

te – period eksploatacije, (god)

ISP > 1 – radi se o izvoru enegije koji ima dugoročnu stratešku

valjanost,

ISP < 1 – radi se o izvoru energije koji nije energetski prihvatljiv

6. Zemljište

Zemljište je “uslovno obnovljivo”

Intenzivna poljoprivreda

Zakiseljavanje zemljišta

Erozija

Iskorišćavanje poljoprivrednog zemljišta u druge svrhe

Organska poljoprivreda

Osnovno usmerenje u organskoj poljoprivredi je smanjenje do potpune eliminacije agrohemije (veštačkih đubriva i pesticida)

Plodnost zemljišta se održava organskim đubrivima i prirodnim đubrivima

Organska poljoprivreda donosi manje prinose

Modeli upravljanja obnovljivim resursima

NIZAK KVALITET VISOK KVALITET

KULTURA A

INDEKS VREDNOSTI USEVA

ZEMLJIŠTE

O* O

KULTURA B

Sl. 6.1 Ekonomski model korišćenja zemljišta

Primer 6.1

KLASA ZEMLJIŠTA

C

B

A

VI V IV III II I

Sl. 6.1.1 Indeks vrednosti useva za poljoprivredne kulture A, B i C

Šume

U ekonomskom i ekološkom pogledu, najveću vrednost od svih biljnih formacija na Zemlji imaju šume

Ekonomska ocena šumskog fonda obuhvata utvrđivanje njegove vrednosti sa aspekta troškova eksploatacije, uređenja šumskog kompleksa, pošumljavanja, kvaliteta drvne mase i potreba za njom, razvoj lovnog turizma

Ekološka ocena šuma proističe iz uloge i sposobnosti održavanja ravnoteže u prirodni

Održiva eksploatacija šuma ima presudan značaj za svaku zemlju (očuvanje i povećanje šumskog fonda)

Ekonomski model upravljanja šumama

Važan faktor u politici upravljanja šumama je stopa prirasta drve mase ili stopa rasta

Mlade šume brže rastu od starijih

Prosečan godišnji prirast se dobija kada se drvna masa podeli sa starošću šume

Grafički, prosečan godišnji prirast u bilo kojoj tački na krivoj rasta definiše se nagibom prave linije povučene iz koordinantog početka do te tačke

20 10 VREME, t (god.)

40 30 0

A

DMmax

Sl. 6.3 Rast šume tokom vremena

UKUPNA DRVNA MASA (dm), (M3)

Šumu možemo posnatrati kao kapital, koji može da donosi prinos toka upotrebne vrednosti

Vlasnik će upoređivati vrednost od kapitala naspram dohotka od upotrebe

Ilustrovaćemo to na hipotetičkom primeru. Uzmimo šumu od 10.000 m3 drvne mase sa prosečnim godišnjim prirastom od 500 m3

Pretpostavimo da vlasnik poseče odjednom celu šumu i proda po ceni od 100 $/m3

Odluka vlasnika zavisi od: prosečne stope prirasta i tekuće kamatne stope

T

P

GODINE

UKUPAN PRIHOD I UKUPNI TROŠKOVI

Sl. 6.4 Prihod od drvne mase i troškovi tokom vremena

GODINE A B

NEDISKONTOVANI PROFIT PR

DISKONTOVANI PROFIT NSV PR

PROFIT

Sl. 6.5 Optimalan period ekasploatacije šume

Vode

Struktura svetskih voda je veoma nepovoljna, jer su 94 % slane vode, 4 % podzemne vode i 2 % sve preostale vode

Kopnene vode: podzemne vode, reke, jezera i lednici

Vode čija je temperatura veća od prosečne godišnje temperature vazduha mesta u kome izviru nazivaju se termalne vode

Vode koje sadrže više od 1 g/l rastvorenih mineralnih materija nazivaju se termalne vode

U prirodni se najčešće javljaju termomineralne vode

Najvažnije funkcije termomineralnih voda: zdravstveno-lečilišna, rekreativno-turistička, proizvodno-eksploataciona i termička

Reke se koriste za: navodnjavanje, proizvodnju električne energije, ribolov, turizam, rekreaciju i rečni saobraćaj

Zagađenje rečnih voda

Značaj jezera se ogleda u razvoju ribolova, turizma, elektroprivrede, vodosnabdevanja industrije i stanovništva

Tvrdoća vode se meri sadžajem rastvorenih jedinjenja kalcijuma i magnezijuma

Svetsko more pokriva 71 % zemljine površine

Upravljanje vodama

Upravljanje vodama obuhvata: racionalno korišćenje i zaštitu od zagađivanja.

Za upravljanje tehnološkim vodama postoje dve mogućnosti:

- zatvoreni ciklus tehnoloških voda, gde se tehnološke vode ponovo vraćaju u proces, bez ili nakon prečišćavanja, i

- Prečišćavanje tehnoloških voda pre ispuštanja u vodotokove

Sanitarne vode

Model za održivo upravljanje vodom

Klasični sistem navodnjavanja putem plavljenja ili kanalisanjem vode je vrlo neefikasno, jer se isparavanjem gubi i preko 60 % vode

Primenjivanje sistema navodnjavanja kap po kap

Adekvatno određivanje cene vode

Cena vode treba da odražava fizičku ograničenost

raspoloživih količina vode i eksternalije životne sredine

KOLIČINA VODE Qpt Qr Q*

T

GT

C

Cr

C*

DGT

C

B

A

Sl. 6.6 Posledice subvencionisane cene vode