Енергија и животна Енергија и животна срединасредина

Наше потребе за енергијомНаше потребе за енергијом извори енергијеизвори енергије

– необновљивинеобновљиви фосилна горивафосилна горива нуклеарна енергијануклеарна енергија

– обновљивиобновљиви обновљиви извори енергијеобновљиви извори енергије

– хидроелектранехидроелектране– плимаплима– ветарветар– таласиталаси– БиомасаБиомаса– Соларна енергијаСоларна енергија

Соларни колекториСоларни колектори соларне ћелијесоларне ћелије

Штедња енергијеШтедња енергије– Трансфер топлоте и термална изолацијаТрансфер топлоте и термална изолација

трансфер топлоте конвекцијомтрансфер топлоте конвекцијом губици топлоте зрачењемгубици топлоте зрачењем губици топлоте у зградамагубици топлоте у зградама

УводУвод

човек човек < - > < - > атмосфераатмосфера глобално загревање – повећање глобално загревање – повећање

концентрације СОконцентрације СО22

у највећој мери последица сагоревања у највећој мери последица сагоревања фосилних горивафосилних горива

економски раст и потреба за енергијомекономски раст и потреба за енергијом– колико енергије нам треба?колико енергије нам треба?– колики су нам извори енергије?колики су нам извори енергије?– да ли постоје јефтинији и чистији извори да ли постоје јефтинији и чистији извори

енергије?енергије?

Светска емисија угљен Светска емисија угљен диоксида - подсетникдиоксида - подсетник

109

тон

а

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1750 1800 1850 1900 1950 2000Година

Течна гориваТечна гориваУкупноУкупно

Гасна гориваГасна гориваЧврста гориваЧврста горива

Потребе за енергијомПотребе за енергијом Највише коришћене врсте енергијеНајвише коришћене врсте енергије

– у већој мери фосилна горива у већој мери фосилна горива гасгас нафтанафта угаљугаљ

– у мањоју мањој дрводрво биоотпадбиоотпад

У почетку углавном угаљУ почетку углавном угаљ од 1950 нафтаод 1950 нафта јединица за меру=еквивалентна тона нафте (јединица за меру=еквивалентна тона нафте (1 toe 1 toe

= = 1,331,33 kW kW)) Укупна потрУкупна потрooшња 1990. године = 8730 шња 1990. године = 8730

милиона милиона toetoe = 12 = 12 TWTW

Начини на које се користи Начини на које се користи енергијаенергија

40% за грејање и хлађење40% за грејање и хлађење 20% за загревање на високим 20% за загревање на високим

температурама-изнад тачке температурама-изнад тачке кључања воде (индустрија)кључања воде (индустрија)

30% за транспорт30% за транспорт 5-10% за уређаје на струју 5-10% за уређаје на струју

(осветљење, електронски (осветљење, електронски уређаји, ...) уређаји, ...)

Потрошња енергијеПотрошња енергије

У чему је изражавати?У чему је изражавати?– тона еквивалентне нафте (тона еквивалентне нафте (1 toe = 1 toe = 1,331,33 kW kW))– Британска термална јединица - Британска термална јединица - BTUBTU– 1 1 BTUBTU = топлотна енергија потребна да = топлотна енергија потребна да

подигне температуру једне фунте воде за подигне температуру једне фунте воде за један степен Фаренхајта. један степен Фаренхајта.

11,8,8 FF = 1 C= 1 C 1 funta = 1 funta = 0,4536 0,4536 kgkg 1 BTU = 1 BTU = 1055 1055 JJ. . 11 BTUBTU је веома мала јединица. једна обична дрвена шибица је веома мала јединица. једна обична дрвена шибица ~ 1~ 1

BTUBTU енергије. енергије. већа јединица већа јединица - - кквадвад. . 11 квад квад = 1= 1 квадрилион квадрилион BTUBTU, односно 1.000.000.000.000.000 , односно 1.000.000.000.000.000 BTUBTU..

Потрошња енергије по регионимаПотрошња енергије по регионимаПотрошња енергије у еквивалентним тонама Потрошња енергије у еквивалентним тонама

нафте по човеку у 1990. години нафте по човеку у 1990. години

((1 toe = 1 toe = 1,331,33 kW kW))Северна АмерикаСеверна Америка 7,827,82

Некадашњи СССРНекадашњи СССР 5,015,01

Западна ЕвропаЗападна Европа 3,223,22

Источна ЕвропаИсточна Европа 2,912,91

Латинска АмерикаЛатинска Америка 1,291,29

Средњи истокСредњи исток 1,171,17

ПацификПацифик 1,021,02

АфрикаАфрика 0,530,53

Јужна АзијаЈужна Азија 0,390,39

Свет у средњемСвет у средњем 1,661,66

Број људи на светуБрој људи на свету

Достиже максимум јер прираштај опада

Прираштај становништваПрираштај становништва

Негативан прираштај је повезан са проблемима у обезбеђивању

енергије

Потрошња енергије има (горњи) Потрошња енергије има (горњи) лимитлимит

График има асимптоту на око 350 MBtu по човеку годишње oдносно на 12 kW по човеку, уз претпоставку да ће број ставновника расти до око 8.3 милијарди.

USA: 350 Mbtu/човек/година (12 kW/човек)Друге индустријализоване земље: 200 MBtu/човек/година (7

kW/човек)Свет: 75 Mbtu/човек/година (2.5 kW/човек)

Земље у развоју: 35 MBtu/човек/година (1 kW/човек)

Нема нових изворишта нафте!

Производња сирове нафтеПроизводња сирове нафте

Новооткривени извори сирове Новооткривени извори сирове нафте у светунафте у свету

Површина испод обе криве је практично иста: ~2x1012 барела

(1 барел нафте=42 галона=159 литара).

Нема довољно нових извора гаса да би се повећала производња

Производња гасаПроизводња гаса

Новооткривени извори гаса Новооткривени извори гаса нафте у светунафте у свету

Површине испод кривих су исте : ~8x1015 cu. ft. (кубне стопе)

Познате резерве угља

Максимум око 2065.

Најновије анализе (energywatchgroup.org) указују да су познате резерве угља око половине свих

резерви које постоје на Земљи.

УгаљУгаљ

Везе између енергијских Везе између енергијских јединицајединица

11 тона угља тона угља = око= око 25.2 MBtu25.2 MBtu.. 1 1 барелбарел (42 (42 галонагалона) ) сирове нафтесирове нафте

= око= око 5.8 MBtu5.8 MBtu.. 1 tcf 1 tcf (thousand cubic feet) (thousand cubic feet)

природног гаса природног гаса = око= око 1 MBtu1 MBtu..

EEнергија од фосилних гориванергија од фосилних горива

Максимум око 2025.

Иако је максимум количине угља око 2065, максимум

нафте је већ постигнут док ће гаса бити убрзо тако да ће фосилна енергија имати

максимум око 2025.

Пројекција броја људи на ЗемљиПројекција броја људи на Земљи

Број људи без обновљивих

извора енергије

Број људи са обновљивим

изворима енергије

Енергија фосилних гориваЕнергија фосилних горива & & ПотрошњаПотрошња

Енергија фосилних горива

Светска потрошња од 12-kW/човек

Недостатак у енергији!

Фисиона нуклеарна енергија?Фисиона нуклеарна енергија?

Енергија од УранијумаЕнергија од УранијумаУкуна енергија коју производе

нуклеарни реактори није велика.

Енергија уранијума који се данас користи

Двострука енергија уранијума- мало

вероватно да га толико има!

Фосилна горива+уранијум и Фосилна горива+уранијум и светска потрошња енергијесветска потрошња енергије

Уранијум није од велике помоћи.

Потребни су нови извори енергије.

Енергетски дефицит фосилних Енергетски дефицит фосилних горива и Уранијумагорива и Уранијума

Фосилна горива& Уранијум

Потребни су нови звори

енергије

Врсте енергијеВрсте енергије Примарни извори Примарни извори

– обновљивиобновљиви сунцесунце водавода ветарветар биомасабиомаса геотермални изворигеотермални извори нуклеарна енергијануклеарна енергија

– необновљивинеобновљиви фосилна горива – угаљ, нафта, природни гасфосилна горива – угаљ, нафта, природни гас

Секундарни извор-електрична енергијаСекундарни извор-електрична енергија– она се добија из примарних извораона се добија из примарних извора

Обновљиви извориОбновљиви извори

Њихово учешће у укупној енергији Њихово учешће у укупној енергији данас је веома малоданас је веома мало– хидроелектране, око 6%хидроелектране, око 6%– биомаса (сагоревање биљака), 1,5%биомаса (сагоревање биљака), 1,5%– плима, соларна енергија, плима, соларна енергија,

геотермална – заједно око 0,5%геотермална – заједно око 0,5%

Хидролошки циклусХидролошки циклус Хидромеханичка Хидромеханичка

енергија - енергија - енергија енергија коју поседују речни коју поседују речни токови - последицу токови - последицу природних кретања природних кретања воде под дејством воде под дејством топлоте Сунца и топлоте Сунца и гравитације. гравитације.

обновљиви извор - обновљиви извор - обнавља се стално обнавља се стално падавинама снега или падавинама снега или воде у воде у циклусу циклусу кружења водекружења воде..

Принцип рада хидроелектранеПринцип рада хидроелектране

Потенцијалнаенергија

Кинетичкаенергија

Електричнаенергија

Механичкаенергија

Струја

Највећи произвођачи енергије у Највећи произвођачи енергије у хидроелектранамахидроелектранама

Највеће бране у светуНајвеће бране у свету

NameName CountryCountry YearYearMaxMax

GenerationGenerationAnnualAnnual

ProductionProduction

Three GorgesThree Gorges ChinaChina 20092009 18,200 MW18,200 MW

ItaipúItaipú Brazil/ParaguayBrazil/Paraguay 19831983 12,600 MW12,600 MW 93.4 TW-hrs93.4 TW-hrs

GuriGuri VenezuelaVenezuela 19861986 10,200 MW10,200 MW 46 TW-hrs46 TW-hrs

Grand CouleeGrand Coulee United StatesUnited States 1942/801942/80 6,809 MW6,809 MW 22.6 TW-hrs22.6 TW-hrs

Sayano Sayano ShushenskayaShushenskaya RussiaRussia 19831983 6,400 MW6,400 MW

Robert-BourassaRobert-Bourassa CanadaCanada 19811981 5,616 MW5,616 MW

Churchill FallsChurchill Falls CanadaCanada 19711971 5,429 MW5,429 MW 35 TW-hrs35 TW-hrs

Iron GatesIron Gates Romania/SerbiaRomania/Serbia 19701970 2,280 MW2,280 MW 11.3 TW-hrs11.3 TW-hrs

ХидроенергијаХидроенергија

конвертује се потенцијална енергија конвертује се потенцијална енергија воде ккоја се налазила на висини воде ккоја се налазила на висини hh, , у у кинетичкукинетичку

густина воде густина воде , запремински проток, запремински проток QQ, , максимална снага максимална снага PP00 која може да се која може да се генерише јегенерише је

Qu

ghQP2

2

0

Пелтонова импулсна турбинаПелтонова импулсна турбина

млаз воде брзине млаз воде брзине uumm погађа лопатице брзине погађа лопатице брзине uull у доњем делу турбине у доњем делу турбине у идеалном случају лопатица скреће млаз за 180у идеалном случају лопатица скреће млаз за 18000.. у систему референце лопатице, брзина млаза водеу систему референце лопатице, брзина млаза воде, , пре удара у њу је пре удара у њу је uumm - -

uull , док је након удара иста по интенз. само супротно усмерена. , док је након удара иста по интенз. само супротно усмерена. сила којом млаз делује на лопатицу јесила којом млаз делује на лопатицу је

lm uuQF 2

Пелтонова импулсна турбинаПелтонова импулсна турбина

има максимум заима максимум за 2/lm uu тада је у потпуности предата кинетичка енергија млаза турбини и њена ефикасност је 100%тада је у потпуности предата кинетичка енергија млаза турбини и њена ефикасност је 100% реално је од 50% (за мале турбине реално је од 50% (за мале турбине ~~1010 MW MW) до 90% (за велике комерцијалне системе)) до 90% (за велике комерцијалне системе)

llml uuuQFuP 2 трансферисана снагатрансферисана снага

Плима и осекаПлима и осека

Плима и осекаПлима и осека највидљивији резултат деловања највидљивији резултат деловања

гравитације Месеца на Земљугравитације Месеца на Земљу упрошћени приказупрошћени приказ

• Месец привлачи Земљу јаче него воду са друге стране

• Земља ротира око своје осе а места на којима су плиме задржавају свој положај у односу на Месец

•2x дневно се појављују

• откуд плима и са друге стране?

• колико пута дневно се дешава?

• да ли Сунце, као најмасивније тело у планетарном систему има утицај на плиму и осеку?

Утицај Сунца на плиму и осекуУтицај Сунца на плиму и осеку

утицај Сунца је половина утицаја Месецаутицај Сунца је половина утицаја Месеца највеће плиме – пролећне – када су Земља, највеће плиме – пролећне – када су Земља,

Месец и Сунце у једној линијиМесец и Сунце у једној линији

Утицај Сунца на плиму и осекуУтицај Сунца на плиму и осеку

утицај Сунца је половина утицаја Месецаутицај Сунца је половина утицаја Месеца најниже када је Сунце под правим углом у најниже када је Сунце под правим углом у

односу на линију која спаја положаје Земље и односу на линију која спаја положаје Земље и МесецаМесеца

Коришћење плиме за Коришћење плиме за производњу енергијепроизводњу енергије

Брана се прави да Брана се прави да одвоји залив од одвоји залив од морамора..

она дозвољава она дозвољава плими да прође кроз плими да прође кроз њу и напуни базенњу и напуни базен..

када дође до осеке, када дође до осеке, вода пролази кроз вода пролази кроз турбину, покреће је турбину, покреће је и генерише струјуи генерише струју..

Коришћење плиме за Коришћење плиме за производњу енергијепроизводњу енергије

Брана се прави да Брана се прави да одвоји залив од одвоји залив од морамора..

она дозвољава она дозвољава плими да прође кроз плими да прође кроз њу и напуни базенњу и напуни базен..

када дође до осеке, када дође до осеке, вода пролази кроз вода пролази кроз турбину, покреће је турбину, покреће је и генерише струјуи генерише струју..

Коришћење плиме за Коришћење плиме за производњу енергијепроизводњу енергије

Просечна снага која се ослободи по Просечна снага која се ослободи по једном плимском циклусу периода једном плимском циклусу периода је је

2

2 gSRP

Нека је разлика у висини између плиме и Нека је разлика у висини између плиме и осеке осеке R,R, површина залива иза бране површина залива иза бране S,S, густина густина воде воде .. Њена маса је онда Њена маса је онда m= m= SR. SR. Центар Центар гравитације се налази на гравитације се налази на R/2R/2 (ниво воде иза (ниво воде иза бране није стално бране није стално RR када она почне да истиче)када она почне да истиче)

Потенцијална енергија која се ослободи при Потенцијална енергија која се ослободи при кретању воде у једном плимском циклусу је кретању воде у једном плимском циклусу је

22

2 gSRRmgEp

Коришћење таласа за Коришћење таласа за производњу енергијепроизводњу енергије

OOсцилујући водени стубсцилујући водени стуб Долазећи талас изазива Долазећи талас изазива

померање ваздушног стуба померање ваздушног стуба на горе у цеви и тера на горе у цеви и тера турбину да се окрећетурбину да се окреће

Одлазећи талас вуче за Одлазећи талас вуче за собом ваздух и тако опет собом ваздух и тако опет окреће турбинуокреће турбину

Таласи на мору-”гравитациони”Таласи на мору-”гравитациони” Таласе на мору изазива ветар када Таласе на мору изазива ветар када

прелази по површини водепрелази по површини воде Таласна дужина Таласна дужина , амплитуда А и , амплитуда А и

висина висина H=2AH=2A Дубока водаДубока вода ( (h h > > /2)/2), фазна брзина , фазна брзина

таласа јеталаса је

hg

c2

tanh2

Плитка вода Плитка вода ((h<h</20)/20) ghc

2

gc

Општи случај-између ова два Општи случај-између ова два ((/2/2 <<h<h</20)/20)

Енергија таласаЕнергија таласа

Реални таласи су суперпозиција Реални таласи су суперпозиција више таласа-усредњавање и обрачун више таласа-усредњавање и обрачун по таласној дужини дајепо таласној дужини даје ss THgP 22

64

1

Таласи су хармонијски систем. Енергија садржана у Таласи су хармонијски систем. Енергија садржана у таласу (по јединици хоризонталне површине) може да таласу (по јединици хоризонталне површине) може да се запише каосе запише као

22

8

1

2

1HggAE

где је где је HHss – – значајна висина значајна висина ((просечна висина таласа=4хстандардна девијација елонгацијепросечна висина таласа=4хстандардна девијација елонгације) ) а а TTss значајни период – период доминантне значајни период – период доминантне осцилацијеосцилације

Типичан талас на океану има амплитуду око 1 метар и садржи у себи око 70 Типичан талас на океану има амплитуду око 1 метар и садржи у себи око 70 kW mkW m-1-1

THgT

EP 22

16

1

СнагаСнага

Предности плиме, осеке и таласаПредности плиме, осеке и таласа

ОбновљивОбновљив има је довољно има је довољно ((процена је да процена је да

може да произведе може да произведе 16% 16% потребне потребне енергијеенергије.).)

Нема загађења Нема загађења ((осим у току осим у току изградњеизградње))

Вода је бесплатан изворВода је бесплатан извор Углавном не спречава миграцију Углавном не спречава миграцију

водених животињаводених животиња

Недостаци плиме, осеке и таласаНедостаци плиме, осеке и таласа

Утиче на приобални морску флоруу и фаунуУтиче на приобални морску флоруу и фауну скупе су скупе су ((окооко 1.2 1.2 милијарди доларамилијарди долара.).) има негативан утицај на туризам има негативан утицај на туризам ((мења мења

визуелни изглед обале, спортски риболов, визуелни изглед обале, спортски риболов, пливање, ...пливање, ...))

одржавање је скупоодржавање је скупо трансфер произведене енергије је скуптрансфер произведене енергије је скуп проузведена снага није константнапроузведена снага није константна ( (због због

промене таласапромене таласа))

http://www.hawaii.gov/dbedt/ert/wavereport/wave.pdf

http://www.geology.wisc.edu/~pbrown/g410/tidal/tidal.html

Енергија плиме данасЕнергија плиме данас

Плима се веома мало користила кроз Плима се веома мало користила кроз историју. Данас су направљене историју. Данас су направљене инсталације на више места у светуинсталације на више места у свету– ФранцускаФранцуска ( (La Rance, 240 MWLa Rance, 240 MW))– Велика БританијаВелика Британија– Бивши СССРБивши СССР– КанадаКанада– САДСАД

У принципу је могуће добити велику У принципу је могуће добити велику количину енеригије на овај начин али је количину енеригије на овај начин али је то, са данашњом технологијом, још увек то, са данашњом технологијом, још увек релативно скупорелативно скупо

ВетарВетар

модерне турбине – пропелери са две или три модерне турбине – пропелери са две или три лопатице – пречник 33 млопатице – пречник 33 м

генеришу око 300 генеришу око 300 kWkW при брзини ветра око 50 км при брзини ветра око 50 км на час (6 по Бофоровој скали)на час (6 по Бофоровој скали)

Острво Фаро, 50 Острво Фаро, 50 MW, MW, што чини око што чини око 90% 90% потреба, а потреба, а цена је цена је 4/134/13 цене енергије добијене сагоревањем цене енергије добијене сагоревањем фосилних горива.фосилних горива.

велики системи – фарме ветрова.велики системи – фарме ветрова. велике фарме су непопуларне јер нарушавају велике фарме су непопуларне јер нарушавају

природну лепотуприродну лепоту

стара идеја – 1800. године, стара идеја – 1800. године, више од 10 000 ветрењача више од 10 000 ветрењача у Великој Британијиу Великој Британији

Производња електричне Производња електричне енергије ветроменергије ветром

Производња електричне Производња електричне енергије ветроменергије ветром

ВетарВетар

Запремина ваздуха која прође кроз Запремина ваздуха која прође кроз попречни пресек попречни пресек SS за време за време t t јеје

Кинетичка енергија Кинетичка енергија јединице запремине јединице запремине ваздухаваздуха

SutV

2

30 u

S

P

2

2uEk

Снага јеСнага је2

23

2

0

Su

t

uStu

P

Снага по јединици површине јеСнага по јединици површине је

ВетарВетар Ако ветар дува под углом који није прав и то треба узети у обзирАко ветар дува под углом који није прав и то треба узети у обзир

Ово је максимална снага у ветру коју није могуће Ово је максимална снага у ветру коју није могуће екстраховати у потпуностиекстраховати у потпуности

2211 vSvS

cos

2

30 u

S

P

Једначина Једначина континуитета (за континуитета (за нестишљив флуид) нестишљив флуид) гласигласи

Снага ветра-Бецов лимитСнага ветра-Бецов лимит

cos

2

30 u

CS

Pp Тачан израз за снагу садржи и Тачан израз за снагу садржи и

коефицијент перформансекоефицијент перформансе

121 /)( vvv

Од свих обновљивих извора ветар је најкопметитивнији фосилним Од свих обновљивих извора ветар је најкопметитивнији фосилним горивимагоривима

Максимум искоришћења је за Максимум искоришћења је за

Након турбине, ваздух задржава Након турбине, ваздух задржава неку брзину, што лимитира снагу неку брзину, што лимитира снагу која може да буде екстрахована која може да буде екстрахована (Бецов лимит)(Бецов лимит)

)59,04,0( PC

2)1(4 PC

Опсег вредности овог Опсег вредности овог коефицијентакоефицијента

WeibullWeibull-ова расподела-ова расподела

)/(

1

)( vev

vf

фактор скале фактор скале =5,1=5,1m/s. m/s. Параметар облика Параметар облика =1,5=1,5

Вероватноћа да ветар има брзину Вероватноћа да ветар има брзину v v је дата је дата двопараметрарском расподеломдвопараметрарском расподелом

Геотермална енергијаГеотермална енергија

•из топлоте која потиче из унутрашњости земље.•произведена радиоактивним распадом •најчешћа је хидротермална – подземне воде долазе у додир са загрејаним стенама и испарава

1.3 GW капациет у 1985

Геотермални резервоариГеотермални резервоари

Биомаса као горивоБиомаса као гориво

БиомасаБиомаса - било која органска супстанца - било која органска супстанца (материја биљног или животињског (материја биљног или животињског порекла) која може бити коришћена као порекла) која може бити коришћена као извор енергије. извор енергије. – дрвеће, дрвеће, – покошени усеви,покошени усеви,– морска трава,морска трава,– отпаци животињског порекла,отпаци животињског порекла,– стајско ђубриво, ... стајско ђубриво, ...

Биомаса - трансформисана Сунчева Биомаса - трансформисана Сунчева енергија ускладиштена у биомаси кроз енергија ускладиштена у биомаси кроз процес процес фотосинтезе (фотосинтезе (биљке користе биљке користе угљен диоксид, воду и одређене угљен диоксид, воду и одређене минерале да направе угљене хидрате). минерале да направе угљене хидрате).

Најчешћи начин да се из биомасе добије Најчешћи начин да се из биомасе добије енергија је сагоревање биомасе.енергија је сагоревање биомасе.

Биомаса је коришћена хиљадама година Биомаса је коришћена хиљадама година и она је најпознатији извор енергије. и она је најпознатији извор енергије.

То је обновљиви извор енергије јер је То је обновљиви извор енергије јер је снабдевање њоме неограничено-увек снабдевање њоме неограничено-увек може да се засади и порасте за може да се засади и порасте за релативно кратко време.релативно кратко време.

Биомаса као горивоБиомаса као гориво Постоји 4 главна типа биомасе: Постоји 4 главна типа биомасе:

– дрвеће и пољопривредни производи, дрвеће и пољопривредни производи, – чврсти отпаци, чврсти отпаци, – земни гас и земни гас и – алкохолна горива. алкохолна горива.

Сагоревање дрвећа је најчешћи начин Сагоревање дрвећа је најчешћи начин за коришћење енергије биомасе и на за коришћење енергије биомасе и на њега отапада 90% од укупне енергије њега отапада 90% од укупне енергије добијене из биомасе.добијене из биомасе.

Сагоревање чврстих отпадака – у Сагоревање чврстих отпадака – у термоелектранама – скупље је од угља термоелектранама – скупље је од угља али нас решава отпадаали нас решава отпада

Биомаса као горивоБиомаса као гориво метанметан – биогас - за загревање стаклених башти. – биогас - за загревање стаклених башти. Кукуруз, пшеница и друге житарице могу да се користе Кукуруз, пшеница и друге житарице могу да се користе

за производњу разних врста течних горива. за производњу разних врста течних горива. Најчешћи су етанол и метанол. Најчешћи су етанол и метанол. Данас су ово још увек прилично скупа горива и цена Данас су ово још увек прилично скупа горива и цена

нафте би требало да буде два пута већа да би се нафте би требало да буде два пута већа да би се производња етанола и метанола исплатила. производња етанола и метанола исплатила.

Мешање 10% етанола и 90% бензина даје гориво које се Мешање 10% етанола и 90% бензина даје гориво које се зове зове гасохолгасохол. .

Гасохол по цени може да се пореди са ценом бензина и Гасохол по цени може да се пореди са ценом бензина и може да се користи као погонско гориво за моторе. може да се користи као погонско гориво за моторе.

Он такође има високу октанску вредност и чистије Он такође има високу октанску вредност и чистије сагорева од бензина.сагорева од бензина.

Енергија везеЕнергија везе: : да ли је да ли је 2 + 2 = 4?2 + 2 = 4?

Минимална енергија која треба да се доведе стабилном језгру да би се оно разбило на нуклеоне који га чине се зове ЕНЕРГИЈА ВЕЗЕ. Та енергија показује колико су јако нуклеони везани у језгро

Маса -честица је МАЊА од

збира маса два протона и два

неутрона од којих се састоји!

Тај мањак је енергија везе He.

Енергија везе језграЕнергија везе језгра Обично се рачуна енергија везе по нуклеону (да би се упоређивало)

Максималну енергију везе имају елементи око гвожђа! На ом месту крива има максимум!

Енергија се ослобађа када се:

• мала језгра комбинују у велика (нуклеарна фузија)

•Велика цепају у мања (нуклеарна фисија)!

фисијафисијафузијафузија

Нуклеарна фисијаНуклеарна фисија Лиза Мајтнер, Ото Хан и Фриц Штрасман, 1939: Велика језгра могу да се поделе на два мања (до тада су биле избацивање мање честице из језгра). Како овај процес личи на процес дељења ћелија назван је фисија. Пример: Фисија урана.

Да би се она изазвала потребни су спори неутрони (тешка вода- уместо водоника има деутеријум).

Догађа се ланчана реакција када неутрон бива захваћен од стране језгра које се након тога цепа, емитује више неутрона, итд...

Ослобођена енергија је за много редова величине већа од хемијске енергије која се ослобађа сагоревањем.

Током другог светског рада САД су направиле прву нуклерану бомбу: Пројекат Менхетн

Нуклеарна фисија и ланчана Нуклеарна фисија и ланчана реакцијареакција

nKrBaUn

nnYXUn AZ

AZ

10

9236

14156

23592

10

10

10

23592

10

3

...2

2

1

1

ослобађа се 240 MeV

У природном урану, само 1 атом од 137 је 235U. Остали су атоми 238U, који има исте хемијске особине.Технологија сепарација 235U од 238U зато није тривијална

Улога модератораУлога модератора::У неким ситуацијама, неутрони могу да се У неким ситуацијама, неутрони могу да се крећу превеликим брзинамакрећу превеликим брзинама... ...

Да би се то избегло користи се модератор Да би се то избегло користи се модератор неутрона који их успорава тако да могу да неутрона који их успорава тако да могу да се сударе са језгрима и изазову њихово се сударе са језгрима и изазову њихово цепањецепање

У првим реакторима, ту улогу је вршио У првим реакторима, ту улогу је вршио угљеник.угљеник.

Критична масаКритична масаАко имамо малу количину Ако имамо малу количину језгара “родитеља”, неутрони језгара “родитеља”, неутрони које произведемо неће које произведемо неће успети да поцепају језгра већ успети да поцепају језгра већ ће изаћи ван препаратаће изаћи ван препарата. . У У том случају располажемо том случају располажемо субкритичном масомсубкритичном масом..

То значи да је неопходна То значи да је неопходна нека “нека “критична масакритична маса” да би ” да би се реакција наставила... Ако се реакција наставила... Ако је маса много већа од је маса много већа од критичне зове се критичне зове се суперкритична...суперкритична.....

Нуклеарне електранеНуклеарне електранеКористе се за Користе се за генерисање генерисање електричне енергије. електричне енергије. У ствари при У ствари при нуклеарним нуклеарним реакцијама се реакцијама се ослобађа велика ослобађа велика количина топлоте која количина топлоте која се користи да загреје се користи да загреје воду која онда испари воду која онда испари и покреће турбине.и покреће турбине.

Приметимо да постоје два одвојена водена система

Нуклеарне електране у САДНуклеарне електране у САД

Проценат Проценат нуклеарне нуклеарне енергије у енергије у укупној укупној продукцији продукцији енергијеенергије

(1999. године су (1999. године су биле 452 биле 452 електране у електране у свету, од тога свету, од тога преко 100 у САД )преко 100 у САД )

Нуклеарне електране у светуНуклеарне електране у свету

Нуклеарне електране у ЕвропиНуклеарне електране у Европи

Еквивалентност масе и Еквивалентност масе и енергијеенергије

При фисији се ослобађа ОГРОМНА количина енергије. При фисији се ослобађа ОГРОМНА количина енергије. Одакле та енергијеОдакле та енергије??????Ако би измерили родитељско језгро и потомке Ако би измерили родитељско језгро и потомке приметили би да немају једнаку масуприметили би да немају једнаку масу......

Ова разлика у маси је позната Ова разлика у маси је позната као дефект масе. тај део масе као дефект масе. тај део масе који је нестао је у ствари који је нестао је у ствари конвертован у енергијуконвертован у енергију

E = mcE = mc22

Мала количина масе може да се Мала количина масе може да се конвертује у велику количину конвертује у велику количину енергијеенергије

Нуклеарна фузијаНуклеарна фузија Фузионе рекације теку на сунцу, где се лаки елемети (H) комбинују и производе масивније – He…

На Сунцу се око 600,000,000 t600,000,000 t H конвертује у He сваке секунде. Сунце добија енергију на тај начин у такзваном протон-протон циклусу, који је описаоХанс Бете.

На неким другим звездама се фузионише He или чак и неки други масивнији елементи!

Термонуклеарна фузиона реакција се одвија и у H-бомби (фузиона бомба).

Проблем је да се креира контролисана фузиона реакција!

Фузија Фузија деутеријумског деутеријумског и трицијумског и трицијумског језгра у хелијумјезгра у хелијум

Ослобађа се око Ослобађа се око 17,6 17,6 MeVMeV енергије.енергије.

Деутеријум чини Деутеријум чини око 0,015% око 0,015% обичног обичног водоника.водоника.

Трицијум је Трицијум је радиоактиван радиоактиван али се он троши али се он троши као гориво у као гориво у процесу.процесу.

ФузијаФузија

D   +   T    D   +   T    = = 44He (3.5 MeV)   +   n (14.1 MeV)He (3.5 MeV)   +   n (14.1 MeV)

Фузија - извор енергије звездаФузија - извор енергије звезда::

Фузија – процес фузије водоника у хелијумФузија – процес фузије водоника у хелијум..

Младе звезде имају више водоника.

Старе имају много хелијума.

Будућност фузијеБудућност фузије

Главни проблем је одбијање протонаГлавни проблем је одбијање протона. .

Да би се фузионисале, морају да буду веома Да би се фузионисале, морају да буду веома брзе, односно “топле” – да би пришле брзе, односно “топле” – да би пришле довољно близу да нуклеарне силе буду јаче довољно близу да нуклеарне силе буду јаче од електростатичкиход електростатичких. .

Снажни ласери могу да загреју водоник Снажни ласери могу да загреју водоник довољно.довољно.

Ласер одЛасер од 10 101414W W нпрнпр..

Тороидалне коморе са плазмом Тороидалне коморе са плазмом и магнетимаи магнетима

Предности фузијеПредности фузије::Једини потребан материјал је водоникЈедини потребан материјал је водоник ((има га у водиима га у води).).

Једини продукт је хелијумЈедини продукт је хелијум ( (може да може да се користи за балонесе користи за балоне).).

Нема радиоактивног отпадаНема радиоактивног отпада..

Велика продукција енергијеВелика продукција енергије..

Соларна енергијаСоларна енергија

Соларна енергија за добијање Соларна енергија за добијање топлоте и струјетоплоте и струје

Соларна енергија за добијање Соларна енергија за добијање топлоте и струјетоплоте и струје

Пасивно соларно грејање Пасивно соларно грејање Активно соларно грејање Активно соларно грејање

Потребна површина за соларне системе

3 TW

Потребна површина за соларне системе

6 квадрата по 3.3 TW сваки