Obnovljivi

Izvori

Energije Skripta

Ivan Spasi 02/132

- 2 -

Uvod

Cilj ove publikacije je da zainteresovanom laiku, inenjeru, politi aru, bankaru,

pronalaza u, investitoru, zemljoradniku ili nau niku prui osnovne podatke o

tehnologijama obnovljivih i alternativnih izvora energije. U prvom redu govori se o

dobijanju elektri ne energije iz takvih izvora, kao i o potencijalima za njihovu

primenu u Srbiji i Crnoj Gori. Obnovljivi i alternativni izvori energije, od kojih su

pojedini sasvim novi, a neki se koriste ve due vremena, obuhvataju fotonaponske

sisteme, toplotne kolektore, vetro-potencijal, vodeni potencijal, geotermalni

potencijal, biomasu, gorivne elije, itd. Neki od ovih izvora omogu avaju profitabilnu

proizvodnju elektri ne ili termo energije, dok su pojedini jo uvek u razvojnoj fazi, pa

se njihova komercijalna primena tek o ekuje. Razmatrane su, u prvom redu,

tehnologije i sistemski aspekti proizvodnje elektri ne energije iz solarnih,

hidroelektri nih, geotermalnih izvora, te pomo u energije vetra i iz biomase. Tako e

su razmotrene i neke druge tehnologije koje se jo uvek istrauju i razvijaju, kao to

su gorivne elije. Prikaz tehnologija koje se ve due vremena koriste, kao i prikaz

mogu nosti njihove primene u Srbiji, dat je kompletnije i u irem obimu. Zajedni ka

karakteristika svih obnovljivih i alternativnih tehnologija prikazanih u ovoj publikaciji

karakterie relativno visok stepen po etne investicije, ali i njihova kasnija niska

operativna cena. Sa druge strane, prava cena konvencionalnih elektrana obi no nije

pravilno izra unata, kao ni predstavljena na pravilan na in. Treba napomenuti da i

dalje postoje brojne dravne subvencije za tehnologije prerade i kori enja nafte,

nuklearne elektrane, termoelektrane, kao i prate e tehnologije. Me utim, kako

obnovljivi izvori energije imaju znatno niu operativnu cenu u pore enju sa

konvencionalnim izvorima energije, ukupna cena energije povoljnija je na osnovu

analize tehnolokih ciklusa, a posebno sa ekolokog aspekta. Naime, vaan aspekt

obnovljivih izvora energije predstavlja njihov neznatan uticaj na ivotnu sredinu, te su

sa tog aspekta mnogi od njih ekonomski konkurentni konvencionalnim tehnologijama

proizvodnje energije.

Definicija obnovljive energije:

Energija koja se eksploatie

istom brzinom kojom se i prirodno obnavlja

Ovaj aspekt je veoma vaan pri razmatranju energetske situacije u Srbiji, gde

termoelektrane dominiraju u energetskoj proizvodnji. U pore enju sa ostalim

tehnologijama proizvodnje e lektri ne energije, industrije bazirane na obnovljivim

- 3 -

izvorima energije belee najve i privredni rast u poslednjih est godina. Trita

fotonaponskih solarnih ure aja i ure aja baziranih na kori enju energije vetra

neprekidno rastu. Ukupni instalirani kapaciteti svih solarnih fotonaponskih (PV)

sistema u svetu dostiu 2 GW. Istovremeno, isporuka PV elija i modula od 1986

godine raste prose nom godinjom stopom od 33% na svetskom nivou. Vie od

petnaest hiljada vetrenja a u Severnoj Americi i isto toliko u Nema koj povezanih sa

distributivnim elektri nim mreama, pruaju zna ajnu informaciju o komercijalnim

mogu nostima ove tehnologije. Tako e, veliki broj komercijalnih i eksperimentalnih

vetrenja a koje generiu elektri nu energiju trenutno se koriste u Evropi, Japanu, Kini

i Indiji. irom sveta izgra eni su brojni multikilovatni fotonaponski sistemi instalisani

na rezidencijalnim i poslovnim objektima, a tako e i brojne multimegavatne

fotonaponske elektrane povezane u elektro-distributivne mree. Veliki broj

hidroelektrana na malim vodotokovima izgra en je tokom 70-ih i 80-ih godina u

Sjedinjenim dravama i Evropi. Zna ajan deo elektri ne energije koja se proizvodi u

Kini generie vie od stotinu malih hidroelektrana. Vie od dve hiljade megavata

elektri ne energije u SAD-u proizvedi se iskori avanjem geotermalnih izvora

energije, a jo nekoliko hiljada megavata proizvedenih u Meksiku, Filipinima, Italiji,

Islandu, Indoneziji, Japanu, Rusiji i Novom Zelandu, svedo i o irokoj

rasprostranjenosti i izvodljivosti ove tehnologije. Prototipovi elektrana koje koriste

gorivne elije za generisanje elektri ne energije ve se nalaze u pogonu u SAD-u,

Kanadi, Evropi i Japanu. Pored toga, automobili i autobusi koji koriste kao pogon

elektri nu energiju iz gorivnih elija po inju sve vie da se koriste u Severnoj

Americi, Evropi i Japanu.

Glavna ideja ove pubikacije je promocija, razumevanje i kori enje ovih novih i

dokazanih obnovljivih izvora energije i tehnologija u Srbiji i Crnoj Gori, kao i

priprema terena za njihovo potencijalno ire kori enje i razvoj. Publikacija je

podeljena u est tematskih celina od kojih svaka obra uje jedan vid energije: solarnu,

energiju vetra, hidro potencijale na malim vodotokovima, biomasu i geotermalnu

energiju. Svaki deo je nazavisan od drugih i moe se itati zasebno. Knjiga je

fokusirana na proizvodnju i distribuciju elektri ne energije putem samostalnih

elektrana ili elektrana povezanih na komercijalnu distrubitivnu mreu, i na mogu nost

njihove primene u Srbiji i Crnoj Gori. Razmatrani su i aspekti vezani za resurse i

kori enje specifi nih tehnologija, a kao ilustrativni primeri dati su podaci o

potencijalnom razvoju ovih tehnologija u razli itim krajevima Srbije. Solarne

- 4 -

tehnologije i tehnologije bazirane na energiji vetra, kao i gorivne elije, bilo kao

samostalne ili povezane u distributivne elektri ne mree, posebno su pogodne i

interesantne za kori enje u Srbiji i Crnoj Gori zbog svoje modularne prirode, niske

cene goriva i niskih cena odravanja. Ovaj aspekt je kori en kao univerzalan

kriterijum za prezentaciju materijala u ovoj publikaciji. Nadamo se da e se ova

knjiga koristiti kao polazna referenca pri budu im primenama i promocijama upotrebe

obnovljivih izvora energije u Srbiji i Crnoj Gori.

Upotreba obnovljivih izvora energije

Ve inu pomenutih obnovljivih izvora energije smatra emo distribuiranim energetskim

izvorima niske snage, to podrazumeva da elektrana koja koristi obnovljive izvore

moe da proizvede do nekoliko desetina megavata elektri ne energije (velike

termoelektrane ili nuklearne elektrane mogu da proizvedu vie od 2000 megavata).

Svakako, mnogi od obnovljivih ili alternativnih izvora energije mogu se koristiti i za

izgradnju generatora velike snage, a to je od velike vanosti, generatori pokretani

obnovljivim izvorima energije su ekoloki nekodljivi. Na primer, mogu e je postaviti

solarne fotonaponske generatore na veliki broj krovnih konstrukcija, ali je sasvim

izvesno da velika ve ina ljudi ne bi dozvolila izgradnju termoelektrane ili nuklearne

elektrane u njihovom bliskom okruenju. Sa druge strane, relativno niska snaga, via

cena i povremeno isprekidan rad predstavljaju nedostatke generatora pokretanih

obnovljivim izvorima energije, te ekspanzija njihovog kori enja zahteva inovativne

ideje kojima bi se prevazili ovi nedostaci. Na primer hibridni sistem koji obuhvata

solarne fotonaponske module, vetar i gorivne elije, kompenzovao bi nedostatke

generatora isklju ivo na vetar ili sunce, jer oni ne rade kontinualno. Svakako postoji

veliki broj na ina da se moderne tehnologije iskoriste u cilju eksploatacije obnovljivih

i alternativnih izvora energije. Na primer, satelitski snimci se mogu koristitii za

predvi anje kretanja oblaka i vetra pruaju i na taj na in zna ajnu informaciju za

funkcionisanje i prora un solarnih ili vetro generatora, kao i hidro elektrana. Dakle,

tehnologije obnovljivih izvora energije ne samo da nam omogu avaju pristup

ekolokim izvorima energije, ve mogu da omogu e nove izazovne nau no

istraiva ke projekte i otvaranje novih radnih mesta za nau nike i inenjere.

Obnovljivi i neobnovljivi izvori energije

Ve ina zemalja irom sveta suo i e se sa ozbiljnim nedostacima energije u bliskoj

budu nosti. Velika potronja i porast broja stanovnika u svetu primora e stanovnike

velikog broja zemalja da se suo e sa problemom kriti nog smanjenja zaliha doma ih

- 5 -

fosilnih energetskih izvora. Trenutna energetska zavisnost ve ine zemalja od nafte i

njenih derivata zahteva znatne ekonomske izdatke i u budu nosti nagovetava

negativne efekte na nacionalne ekonomije, kao i na me unarodnu bezbednosnu

situaciju. Prema podacima naftnih kompanija, kao i drugim nacionalnim statisti kim

podacima, ukupna svetska potronja nafte iznosi skoro 4 milijarde tona godinje, dok

su ukupne rezerve oko 120-160 milijardi tona. Kako e prerada

nafte dosti i vrhunac izme u 2005 i 2008 godine, a uzimaju i u obzir ograni enost

zaliha, sadanje kori enje fosilnih i nuklearnih goriva ne moe da obezbedi

dugotrajni i odrivi razvoj.

Zalihe fosilnih goriva brzo nestaju, a u roku od jedne ili dve decenije ve ina zemalja

e biti primorana da koristi obnovljive izvore energije za podmirivanje svojih

energetskih potreba. Svakako, razvoj novih tehnologija za eksploataciju nafte i uglja

je izvestan, ali uz pove anje ekolokih, energetskih i ekonomskih izdataka koji e

neminovno usloviti neprofitabilnost njihovog budu eg kori enja. Usled koncentracije

energetskih resursa u svega nekoliko oblasti u svetu, kori enje fosilnih goriva

stvorilo je sistem me uzavisnosti, tako da se drave koje zavise od uvoza fosilnih

goriva nalaze u podre enim poloajima. Sa druge strane, rezultat ovakve situacije je

ne samo koncentracija energetske ekonomije, ve konstantno pove anje cena

energetske infrastrukture i pove anje trgovinskog debalansa. Zemlje izvoznice

baziraju svoju ekonomiju isklju ivo na izvozu energetskih sirovina to dovodi do

politi ke, ekonomske i socijalne nestabilnosti. Raireno kori enje nuklearnih i

fosilnih energetskih sirovina ugroava ljudsku egzistenciju, jer ima direktan negativan

uticaj na zdravlje ljudi. Predvi ene klimatske promene, mogu nost nuklearne

kontaminacije i nereeni problemi vezani za proizvodnju plutonijuma u nuklearnim

reaktorima, stvaraju dodatne probleme i opasnosti. Danas, uglavnom stanovnitvo

siromanih zemalja, najvie ose a negativne posledice kori enja neobnovljivih izvora

energije, iako ne postoje ni tehnoloki ni fizi ki razlozi za odranje trenutnog stanja.

Prirodni i tehni ki potencijal obnovljivih izvora energije dovoljan je da zadovolji

sveukupne energetske zahteve svetske populacije, jer je njihov prirodni dnevni

potencijal 20.000 puta ve i od dnevne potronje nuklearnih i fosilnih goriva. Kako se

radi o relativno mladim tehnologijama, postoji ogroman potencijal za njihova dalja

tehnoloka usavravanja i nove primene. Me utim industrija bazirana na fosilnim

gorivima, a naro ito nuklearni energetski sektor, jo uvek dobijaju deset puta ve e

dravne subvencije za istraivanje i razvoj od tehnologija obnovljivih izvora energije.

- 6 -

U industrijalizovanim zemljama samo 7% od ukupnog fonda za istraivanje i razvoj

odvaja se na obnovljive izvore energije u pore enju sa 70% za istraivanje i razvoj

nuklearnih i drugih tehnologija. Jasno je da se kori enju obnovljivih izvora energije

mora dati najve i politi ki i ekonomski prioritet, kako bi se izvrila preorijentacija ka

ovim izvorima energije i njihovom tehnolokom razvoju. Sagorevanje fosilnih goriva,

naro ito onih baziranih na nafti i uglju, predstavlja najverovatniji uzrok globalnom

zagrevanju, dakle stvaranju tzv. efekta staklene bate. Promena klimatskih uslova

predstavlja jednu od najozbiljnijih opasnosti za zemljin ekoloki sistem zbog

mogu eg uticaja na proizvodnju hrane i klju ne procese koji stvaraju produktivnu

prirodnu okolinu. Zabrinjavaju i porast emisije ugljen dioksida u atmosferu, izme u

ostalih faktora, moe da dovede do smanjenja zavisnosti od upotrebe uglja i ohrabri

razvoj i kori enje obnovljivih energetskih tehnologija. Iako je upotreba fosilnih

goriva po glavi stanovnika smanjena usled mera o uvanja prirodnih resursa, porast

populacije u svetu dovodi do breg smanjenja zaliha fosilnih goriva i pove anja

globalnog zagrevanja. Tako e je zbog istih razloga procena trenutne energetske

situacije u svetu ne adekvatna, odnosno zalihe fosilnih goriva su verovatno

precenjene. Znatna redukcija potronje fosilnih goriva putem efikasnijeg kori enja

energije i primena solarnih i drugih obnovljivih izvora produili bi vek trajanja

fosilnih izvora energije sa jedne strane, a sa druge strane mogli bi da obezbede vreme

neophodno za razvoj i poboljanje tehnologija kori enja obnovljivih izvora energije.

- 7 -

Sun eva energija

Potencijal Sun eve energije

Upotrebom samo 1% od dostupne

energije Sunca zadovoljile

bi se sve energetske potrebe

Zemlje u 21-om veku

Energija sun eve radijacije vie je nego dovoljna da zadovolji sve ve e energetske

zahteve u svetu. U toku jedne godine, sun eva energija koja dospeva na zemlju

10.000 puta je ve a od energije neophodne da zadovolji potrebe celokupne populacije

- 8 -

nae planete. Oko 37% svetske energetske potranje zadovoljava se proizvodnjom

elektri ne energije (priblino oko 16.000 TWh u 2001. godini). Ako bi se ova energija

generisala fotonaponskim sistemima skromne godinje izlazne snage od 100 kWh po

kvadratnom metru, neophodna bi bila povrina od 150 x 150 km2 za akumulaciju

sun eve energije. Veliki deo ove absorpcione povrine mogao bi se smestiti na

krovovima i zidovima zgrada, pa ne bi zahtevao dodatne povrine na zemlji. Energija

sun eve radijacije dovoljna je da proizvede prose no 1,700 kWh elektri ne energije

godinje na svakom kvadratnom metru tla, a to je radijacija ve a na nekoj lokaciji,

ve a je i generisana energija. Tropski regioni su u tom pogledu povoljniji od ostalih

regiona sa umerenijom klimom. Srednja ozra enost u Evropi iznosi oko 1.000 kWh

po kvadratnom metru, dok pore enja radi, ona iznosi 1.800 kWh na Bliskom

istoku.Intenzitet sun eve radijacije u Srbiji je me u najve ima u Evropi.

Najpovoljnije oblasti kod nas belee veliki broj sun anih sati, a godinji odnos stvarne

ozra enosti i ukupne mogu e ozra enosti je priblino 50%. Tabela 1: Srednje dnevne

sume energije globalnog Sun evog zra enja na horizontalnu povrinu u kWh/m2, za

neka mesta u

Srbiji

Fotonaponska konverzija

sun eve energije

Svakog dana sun eva energija, koja nam besplatno stie na Zemlju, moe slobodno da

se koristiti zahvaljuju i tehnologiji fotonaponske konverzije sun eve energije u

elektri nu. Direktna konverzija sun eve energije u elektri nu, tzv. fotonaponski

efekat, prvi je pre skoro dva veka uo io francuski nau nik Edmond Bekerel (Edmond

- 9 -

Becquerel). Me utim tek je razvojem kvantne teorije po etkom 20-og veka ovaj

efekat objanjen, ime je omogu ena izrada fotonaponskih ure aja. Prva solarna elija

izra ena je u Bel laboratorijama (Bell Laboratories) 1954 godine. Fotonaponske elije

izra ene od poluprovodnog silicijuma ubrzo su, sa razvojem istraivanja svemira,

postale osnovni izvori elektri ne energije na satelitima primarno zbog svoje

pouzdanosti, dok je cena bila od manjeg zna aja. Zna aj njihove zemaljske upotrebe

postao je aktuelan u toku svetske energetske krize ranih 70-ih godina, kada se po elo

razmiljati o poboljanju njihovih radnih karakteristika, pove anju efikasnosti, ve oj

pouzdanosti i nioj proizvodnoj ceni. Danas fotonaponska konverzija podrazumeva

visoku tehnologiju proizvodnje elektri ne energije iz sun eve energije. Konceptualno,

fotonaponski ure aj u svom najjednostavnijem obliku predstavlja potroa isklju ivo

sun eve energije, koji nema pokretnih delova, iji rad zadovoljava najvie ekoloke

standarde i ukoliko je dobro zati en od uticaja okoline nema delova koji mogu da se

pohabaju. Fotonaponski sistemi su modularni tako da se njihova snaga moe

projektovati za prakti no bilo koju primenu. tavie, dodatni delovi kojima se

pove ava izlazna snaga lako se prilago avaju postoje im fotonaponskim sistemima,

to nije slu aj sa konvencionalnim izvorima elektri ne energije, kao to su

termoelektrane i nuklearne elektrane, ija ekonomska isplativost i izvodljivost zahteva

multi-megavatne instalacije.

Fotonaponska tehnologija

U cilju razumevanja razli itih aspekata fotnaponski generisane struje, potrebno je

poznavanje

osnovnih principa rada fotonaponskih ure aja. Fotonaponske elije, koje ina e

postoje u raznim oblicima, naj e e se formiraju kada se od poluprovodnog materijala

naprave specijalne diode ve e povrine. Izdvajanje elektri ne struje generisane u

poluprovodniku vri se pomo u kontakata na prednjoj i zadnjoj strani elije. Gornja

kontaktna

struktura mora da dozvoljava prolaz svetlosti, a elija je tako e pokrivena tankim

slojem dielektri nog materijala antireflektivnog sloja kako bi se minimiziralo

odbijanje svetlosti od gornje povrine (slika 3).

- 10 -

Specijalni poluprovodni materijal od koga se prave fotonaponske elije, omogu ava

elektronima koji apsorbuju svetlosnu energiju da se oslobode od svojih atoma, i da se

potom slobodno kre u kroz materijal prenose i elektri nu energiju. Tako generisana

struja je, poto se kre e samo u jednom smeru (kao kod baterija), jednosmerna.

Poto je izlazna snaga jedne solarne elije relativno mala, u cilju pove anja izlaznog

napona, struje i snage, solarne elije se grupiu u module, tako da moduli postaju

osnovni sastavni delovi fotonaponskih sistema. Moduli sadre odre en broj redno ili

paralelno povezanih fotonaponskih elija kako bi se dobili eljeni napon, odnosno

struja, a enkapsulirani su kako bi se zatitili od neeljenih uticaja sredine i u cilju

produenja

radnog veka. U tipi nom solarnom modulu elije su uronjene u laminat iji je

prednji sloj od temperovanog stakla, a zadnja strana je zatvorena mekanim i

fleksibilnim

plasti nim slojem ili staklom. Fotonaponski paneli sadre jedan ili vie modula

koji se mogu koristiti pojedina no ili u grupama u cilju formiranja modularnih

sistema,

- 11 -

zajedno sa potpornim nose im strukturama i drugim neophodnim prate im

komponentama...

Sistemi se mogu fiksirati u odre enom poloaju prema suncu ili se mehani kim

putem njihov poloaj kontinualno moe prilago avati pravcu sun evih zraka

(sistemi sa pra enjem sunca). Fotonaponski sistemi se klasifikuju ili po njihovoj

predvi enoj

upotrebi (zemaljski ili svemirski), ili po konstrukciji (ravni ili koncentratori), kao i po

njihovoj konfiguraciji (fiksni ili pokretni). Solarni moduli proizvode se u irokom

opsegu snaga od 1W do 170 W. Na primer, modul snage 170 W ima dimenzije od 790

x 1600 mm.

U Evropi je u toku 2002. godine instalirano 135 MW fotonaponskih sistema, u Japanu

je instalirano 250 MW, a u Americi 120 MW.

Tehnologija solarnih fotonaponskih elija

i modula

Tehnologije proizvodnje fotonaponskih elija i modula mogu se, na osnovu tipa

silicijumskog

materijala, klasifikovati kao jedno (mono) kristalne, polikristalne i amorfne. Osim

tehnologija

koje se baziraju na silicijumu postoje i druge tehnologije bazirane na CIS, CdTe,

GaAs, InP, itd. Svaki tip ima razli itu efikasnost, reaguje na razli ite delove sun evog

spektra i pogodan je za razli ite primene. Efikasnost solarne elije odre ene povrine

data je kao procentualni deo energije generisane od date koli ine upadne svetlosti

(fotona). Efikasnosti komercijalno

raspoloivih fotonaponskih modula razli itih tehnologija prikazane su u tabeli 2.

Monokristalni silicijum (c-Si) je najpopularniji osnovni materijal solarne tehnologije,

a elije i

- 12 -

moduli napravljeni od ovog materijala su tradicionalno najzastupljeniji. elije od

monokristalnog silicijuma su veoma stabilne i pokazuju visoku efikasnost u konverziji

energije. Polikristalne silicijumske solarne elije predstavljaju jeftiniju altrernativu

monokristalnim elijama ali imaju odre ene prednosti jer zahtevaju manje istog

materijala i mogu se prilagoditi automatizovanoj masovnoj proizvodnji zbog na ina

na koji se priprema polazni materijal. Tankoslojni materijali (filmovi), ija je debljina

svega nekoliko mikrona, usled utede materijala smanjuju cenu dobijene elektri ne

energije iz sunca. Tanki fotonaponski filmovi, koji iako imaju neto niu efikasnost,

imaju sa druge strane i niu cenu koja ima vanu ulogu u odre ivanju profitabilnosti

fotonaponske tehnologije. Najpopularniji materijal za izradu tankih filmova je

amorfni silicijum, dok se danas koriste i polikristalni materijali kao CIS i CdTe.

Komponente fotonaponskih sistema

Standardne komponente fotonaponskih sistema su fotonaponski moduli, kontroleri

punjenja baterija, akumulatori, provodnici i nose i sistemi, a esto se kod savremenih

sistema koriste invertori koji omogu avaju fleksibilnost pretvaranja jednosmerne u

naizmeni nu struju, kao i mogu nost povezivanja sa elektro-distributivnom mreom.

Jednosmerna struja proizvedena u solarnoj eliji putem provodnika odvodi se do

kontrolera punjenja. Osnovna funkcija kontrolera je da spre i prekomerno punjenje

akumulatora, ali ima i neke druge uloge u zavisnosti od specifi nih primena. Ukoliko

akumulator nije potpuno napunjen, postoji struja do akumulatora, gde se energija

skladiti za kasniju upotrebu. Ako sistem treba da pokre e ure aje koji rade na

naizmeni nu struju, deo fotonaponskog sistema e biti i invertori koji pretvaraju

jednosmernu u naizmeni nu struju. Viak energije koji se generie u autonomnim

fotonaponskim sistemima u toku sun anih perioda sakuplja se ili u akumulatorima, ili

kod fotonaponskih sistema za pumpanje vode, voda se tokom dana diektno skladiti u

rezervoarima koji se nalaze na viem nivou, za kasnije ispumpavanje vode putem

gravitacije. Drugi fotonaponski sistemi pretvaraju jednosmernu u naizmeni nu struju,

a viak elektri ne struje ubrizgavaju u distributivnu elektri nu mreu. Tri tipi ne

konfiguracije fotonaponskih sistema su: autonomni sistemi, sistemi povezani za

distributivnumreu i hibridni. Autonomni i hibridni sistemi se upotrebljavaju

samostalno, dakle nisu povezani na elektro-distributivnu mreu i naj e e se koriste u

udaljenim oblastima. Fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom

mreom predstavljaju jedan od na ina da se izvri decentralizacija elektri ne mree.

Elektri na energija se ovim sistemima generie blie lokacijama na kojima postoji

- 13 -

potranja. Tokom vremena ovi sistemi e smanjiti potrebu za pove anjem kapaciteta

novih elektrana, kao i prenosnih i distributivnih vodova.

Primene fotonaponskih sistema

Fotonaponski sistemi su veoma raznovrsni: mogu biti manji od nov i a i ve i od

fudbalskog

igralita i mogu da obezbe uju energiju za bilo koji ure aj, od asovnika do itavih

naselja, i uz sve to jedini izvor energije koji koriste je sun eva svetlost. Uz

jednostavnost rukovanja, navedeni faktori ih ine posebno privla nim za irok spektar

primena. Nedavni porast proizvodnje fotonaponskih elija uz smanjenje njihove cene,

otvorio je veliki broj novih trita uz veliki broj razli itih primena. Primene kao to su

osvetljavanje, telekomunikacije, rashladni sistemi, pumpanje vode, kao i

obezbe ivanje elektri ne energije za itava naselja (naro ito u udaljenim oblastima),

pokazale su se kao konkurentne i profitabilne u odnosu na ve postoje e tehnologije.

Uz to pojavila se relativno nova primena ovih sistema sa neverovatno velikim

- 14 -

potencijalom - fotonaponski sistemi koji zamenjuju fasadne i krovne gra evinske

elemente objekata.

Fasadni i krovni fotonaponski sistemi

Kao i svi dobri proizvodi, i elektri na energija ne samo da treba da zadovolji potrebe

potroa a, ve treba da bude od koristi prirodnoj sredini u kojoj se proizvod koristi.

Solarna elektri na energija moe da doprinese energetskoj ponudi uz istovremenu

pomo u spre avanju globalne promene klimatskih uslova. Priblino 75% energije

koja se koristi u razvijenom svetu troi se u gradovima, od ega se oko 40% troi u

zgradama. Fotonaponski sistemi mogu da se ugrade u skoro svaku gra evinsku

strukturu, od autobuskih stanica do velikih poslovnih zgrada, pa ak i u bate, parkove

itd. Iako ta na prognoza fotonaponskog u inka u zgradama zahteva paljivu analizu

faktora kao to su koli ina sun evog zra enja koje pada na zgradu, elektri ne

stabilnosti elektro-distributivne mree itd., lako je shvatiti da ovakva tehnologija ima

velike mogu nosti. ak i u klimatskim uslovima koji se karakteriu osrednjom

solarnom ozra eno u, krov zgrade jednog doma instva dovoljan je za postavljanje

fotonaponskog sistema koji objektu moe obezbediti dovoljno elektri ne energije u

toku cele godine. Fotonaponski moduli i generatori tradicionalno se postavljaju na

specijalne potporne strukture, ali mogu se postaviti i na gra evine, ili mogu da

postanu integralni delovi zgrada obrazuju i prirodan lokalni spoj ponude i potranje

elektri ne energije. Upotreba fotonaponskih sistema moe zna ajno da smanji

potronju elektri ne energije iz elektrana.

Zgrade mogu ak da se pretvore u male proizvo a e i distributere elektri ne energije,

to

moe da bude od opte koristi. Sa arhitektonskog, tehni kog i finansijskog aspekta,

fotonaponski sistemi integrisani u gra evinske elemente imaju slede e karakteristike:

ne zahtevaju dodatno zemljite i mogu se koristitu u gusto naseljenim urbanim

sredinama,

ne zahtevaju dodatne infrastrukturne instalacije,

obezbe uju elektri nu energiju u toku najve e potranje (pikovi) i na taj na in

smanjuju

optere enje elektri ne mree,

mogu da smanje gubitke tokom prenosa i distribucije elektri ne energije,

- 15 -

mogu u potpunosti ili delimi no da obezbede elektri nu energiju za odgovaraju u

zgradu,

mogu da zamene konvencionalne gra evinske materijale i na taj na in obezbede

dvostruku ulogu koja moe viestruko da se isplati,

pruaju nove estetske mogu nosti na inovativan na in,

mogu se povezati sa odravanjem, kontrolom i funkcionisanjem drugih instalacija i

sistema

u zgradi,

mogu da obezbede smanjenje planiranih trokova.

Poto fasadni fotonaponski moduli mogu da zamenjuju klasi ne gra evinske

materijale, razlika u ceni izme u solarnih elemenata po jedinici povrine i materijala

koje mogu da zamene, je od posebnog zna aja. Tako je cena po jedinici povrine

fasadnog fotonaponskog sistema, povezanog na distributivnu mreu, skoro ista kao i

cena najkvalitetnijih fasadnih materijala kao to su mermer ili ukrasni kamen, tako da

su prakti no dodatne koristi od proizvodnje struje ovakvih fotonaponskih sistema

besplatna korist.

Potencijali fotonaponskih ure aja

Solarna fotonaponska tehnologija koja se ranije koristila uglavnom u svemirskim

programima ili na udaljenim lokacijama, pa samim tim marginalna i egzoti na u

po etku, u poslednjih nekoliko godina postaje osnovna tehnologija za proizvodnju i

distribuciju elektri ne energije u urbanim sredinama sa potencijalom da po ceni

postane podjednako konkurentna cenama energije dobijene i distriburiane

konvencionalnim tehnologijama. Od 1990 godine industrija fotonaponske konverzije

pokazuje konstantan godinji privredni rast od preko 20%, a po evi od 1997 i preko

33% godinje. U 2000 godini, ukupni instalirani kapaciteti u svetu premaili su 1000

MW, a u zemljama u razvoju vie od milion doma instava koristi elektri nu energiju

proizvedenu pomo u fotonaponskih sistema. Novi svetski rekord u efikasnosti

fotonaponskih elija 24. marta 2003. godine objavljeno je da je Solars Technology

Centre proizveo fotonaponsku eliju veli ine 125 mm ija je efikasnost 18,3%. Sve

ve i broj kompanija i organizacija aktivno u estvuje u promociji, razvoju i

proizvodnji fotonaponskih ure aja i sistema. Kompanije koje proizvode i distribuiraju

elektri nu energiju u saradnji sa proizvo a ima solarnih ure aja, gradskim vlastima i

fondovima planiraju i realizuju sve ve e projekte sti u i neophodno iskustvo,

mobiliu i panju javnosti, a pri tom sniavaju i cenu elektri ne energije. Trina

- 16 -

vrednost fotonaponske industrije trenutno iznosi vie od US $ 2 milijarde godinje, a

o ekuje se porast od preko 10 milijardi $ godinje do 2010 godine. Najnoviji

predstavnici fotonaponske solarne industrije su i neke od vode ih svetskih naftnih i

drugih hi-tek kompanija - BP Amoco, Shell, Kyocera, Mitsubishi, Sanyo i Sharp).

O ekuje se da e krajem 2002 godine ukupni instalirani fotonaponski kapaciteti irom

sveta biti blizu 3 GW. Pre destak godina o ekivalo se da e dve najperspektivnije

primene fotonaponskih sistema biti u

sektoru velikih elektrana snage nekoliko megavata, povezanih sa distributivnom

mreom, ili u formi primene u desetak miliona ku nih solarnih sistema u zemljama u

razvoju. Me utim slika je danas sasvim druga ija i tritem dominiraju urbani

(rezidencijalni) fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom mreom.

Ilustracija ovog trenda u svetu tokom 2002 godine prikazana je naslici.

Predvi a se da e rezidencijalni sistemi povezani na elektro-distributivne mree ostati

glavni deo trita do 2010 godine, a u periodu od 2000 do 2005 godine o ekuje se

najve i relativni porast od 50% godinje u broju umreenih solarnih elektrana.

tavie, studije Evropske fotonaponske industrijske asocijacije (EPIA) i organizacije

Greenpeace predvi aju da e polovina od 207 GW kapaciteta u 2020, biti sistemi

povezani za elektro-distributivnu mreu, od kojih e 80% biti instalirani u

rezidencijalnim zgradama. Fotonaponska industrija je sve prisutnija u nacionalnim

energetskim strategijama sve ve eg broja zemalja. Japansko Ministarstvo za

- 17 -

ekonomiju, trgovinu i industriju (METI), planira da instalira fotonaponske sisteme

snage skoro 5 GW do 2020 godine, a predvi a se da do 2030 ovi kapaciteti porastu na

82.8 GW. O ekuje se da se u toku istog perioda cena sistema snage 3 kW smanji sa

$3/W na $1.5/W. Nema ka prua ilustrativni primer usvajanjem dalekosenog zakona

o obnovljivoj energiji po kome se po evi od 1. januara 2000. godine vlasnicima

umreenih fotonaponskih sistema ispa uje nadoknada od 0.51 evra (originalno 99

pfeninga) po svakom kilovat- asu generisane energije, u toku celog veka trajanja

fotonaponske instalacije. Svake godine, u toku eksploatacije solarne opreme, cena

nadokanade e se postepeno smanjivati sve dok ukupni kapaciteti ne dostignu

vrednost od 1000 MW (ova vrednost je pove ana sa 350 MW sredinom

2002 godine). Pokazalo se da je ovakav prilaz imao snaan podsticaj za pove anje

broja instaliranih fotonaponskih sistema irom Nema ke. Cilj Evropske unije je da do

2010 godine ukupni kapacitet instaliranih fotonaponskih sistema dostigne 3 GW, a

EPIA potvr uje da se ovaj cilj moe ostvariti pod uslovom da se cene modula smanje

ispod 2/W, to bi uslovilo da cene gotovih sistema budu izme u 2.75 i 3 /W do

kraja istog perioda. Od 1995 godine ameri ka industrija fotonaponskih sistema

pokazuje godinji rast od 30% a ukupni instalirani kapaciteti dostiu 350 MW. Vaan

podsticaj za fotonaponsko trite u injen je 1997. godine kada je tadanji predsednik

Bil Klinton objavio Inicijativu za milion solarnih krovova, iji je cilj smanjenje

upotrebe fosilnih goriva instaliranjem milion solarnih sistema do 2010.

- 18 -

Svetska proizvodnja fotonaponskih

sistema je u 2002. godini postigla

rekord uz porast od 43,8% u

odnosu na prethodnu godinu.

Velike multinacionalne kompanije organizuju posebne poslovne ogranke za solarne

fotonaponske sisteme (BP, Shell, itd). Sa druge strane grupe koje se bore za o uvanje

prirodne sredine, kao to je Greenpeace, aktivno promoviu primenu fotonaponskih

sistema u cilju pove anja potranje, a smanjenja cena. Trenutno se cene solarnih

modula kre u od oko 4 do 5/W, a kompletni sistemi se instaliraju po ceni od 4-8/W,

u zavisnosti od tipa i veli ine sistema. Uz tipi nu godinju proizvedenu snagu izme u

750 kWh i 1500 kWh po instaliranom kW, dobija se cena od 20 do 40 eurocenti po

kilovat- asu. Konstantan porast proizvodnih kapaciteta uz stalan napredak istraivanja

i razvoja omogu uje pouzdano predvi anje cene od 2-3/W do 2010 godine. O ekuje

se da cena fotonaponskih sistema padne na oko l /W, to bi zna ilo da je cena

fotonaponski generisane struje manja od 10 centi po kilovat asu.

Potencijali fotonaponske tehnologije u SiCG

- 19 -

U toku 21-og veka Srbija i Crna Gora e morati da primeni mudru energetsku

strategiju koja e obuhvatati nekoliko inovativnih mera efikasnog kori enja energije,

brz porast kori enja obnovljivih energetskih kapaciteta i kori enje fosilnih goriva uz

pridravanje visokih ekolokih normi u cilju o uvanja prirodne sredine i klimatskih

uslova. Uprkos velikog dugoro nog potencijala, fotonaponska tehnologija e u

po etku igrati sporednu ulogu, ali e njen doprinos konstantno rasti kako u urbanim

tako i najudaljenijim mestima u Srbiji. Procena ukazuje da instalacioni potencijali za

fotonaponske sisteme do 2010. godine iznose oko 20 MW. Brz porast fotonaponske

industrije u svetu uz porast proizvodnih kapaciteta i pozitivnu politi ku klimu u

zemljama kao to su Japan, Nema ka i panija, obe avaju dobru perspektivu

fotonaponskim tehnologijama i u Srbiji. Me utim, fotonaponska industrija zahteva

pogodne i stabilne politi ke uslove u Srbiji za konstantan i odriv razvoj. Brze ili

nagle promene u uslovima i iznosima subvencija te politi kim stavovima mogu da

dovedu u

pitanje pozitivan razvojni trend. Uzimaju i u obzir dananji zna aj fotonaponske

tehnologije, njihove dugoro ne potencijale i vreme potrebno da se ovakve tehnologije

razviju, razvoj i primene ovih tehnologija potpuno opravdavaju i ohrabruju dravnu

podrku i subvencije. Dodajmo pri tome da fotonaponska industrija moe znatno da

doprinese privredi zemlje otvaranjem novih radnih mesta, kao i malih i srednjih

preduze a.

Mogu nosti kori enja sun eve toplotne energije

Kada bi samo 300.000 doma instava u Srbiji i Crnoj Gori imalo bar 5 m2 solarnih

kolektora za grejanje sanitarne potrone vode ili vazduha utedelo bi se 1.500 GWh

godinje, to odgovara instalisanom proizvodnom kapacitetu od oko 400 MW. Takva

investicija bi se isplatila za dve godine bez ikakve potronje energenata. Sun evo

zra enje na Zemlju dostie energiju od 1000 W/m2 pri emu korisno dozra ena

energija na jedinicu povrine zavisi od orijentacije i nagiba povrine, od konstrukcije i

energetskih karatkeristika prijemnika sun eve energije, doba dana, doba godine,

vremena insolacije, atmosferskih uslova i dr. Naj e e primenjivana tehnologija za

kori enje sun evog zra enja bazirana je na principu toplotnog dejstva sun evog

zra enja, pri emu se energija sun evog zra enja transformie u toplotu na apsorberu

prijemnika sun eve energije (toplotni kolektori). Kod ovih tipova kolektora ostvaruje

se stepen efikasnosti transforamcije dozra ene sun eve energije u korisno odvedenu

toplotu od 35 do 55%.

- 20 -

Toplotna konverzija sun eve energije

Sun ani kolektori mogu se podeliti na dve glavne grupe po tipu fluida koji prenosi

sun evu energiju. To su kolektori sa te nim fluidom i sa vazduhom. Svaka od ovih

grupa deli se na tri podgrupe odre ene po temperaturnom opsegu rada.

Ravni niskotemperaturni

Srednje temperaturni - sa koncentrisanjem sun evog zra enja

Visoko temperaturni - sa koncentrisanjem sun evog zra enja

Ravni niskotemperaturni prijemnici su tehni ki najjednostavniji sa aspekta izrade, a u

njima se ostvaruju radne temperature do 100C (u praznom hodu i do 180C).

Apsorber toplote je metalni ili plasti ni. Toplota se odvodi vazduhom, vodom ili

nekom drugom te no u na bazi antifriza i predaje potroa u direktno ili preko

razmenjiva a toplote i grejnih tela. Kolektori se naj e e montiraju na krovu ku e i

cevima su spojeni sa vodenim rezervoarom. Radi boljeg prenosa toplote koristi se

pumpa za pokretanje fluida. Solarni kolektori bazirani na ovom principu koriste se

najvie za pripremu tople sanitarne ili tehnoloke vode, u procesima suenja raznih

poljoprivrednih proizvoda, za grejanje prostora i u drugim toplotnim procesima u

kojima se radne temperature kre u do 100C.

Ravni niskotemperaturni prijemnici sun eve energije

Ovaj tip solarnog kolektora sastoji se iz slede ih elemenata:

transparenta

apsorbera

termi ke izolacije

ku ita

Transparent (prozirna pokrivka) ima zadatak da zatvori prostor ispred apsorbuju e

plo e ime smanjuje toplotne gubitke, a da pri tome obezbedi to bolji prodor

sun evih zraka do apsorbuju e povrine. U praksi se naj e e koristi obi no

prozorsko staklo debljine 4mm, kao i kaljeno staklo debljine 5 mm, a mogu se

koristiti i providni plasti ni materijali debljine do 2mm kao i specijalne ultravioletno

stabilne plasti ne folije. U zavisnosti od otpornosti materijala na degradaciona dejstva

iz okoline, posebno na dejstvo sun evog ultravioletnog zra enja, moe se proceniti

koliko e se smanjivati svetlosna propustljivost tokom vremena eksploatacije. Solarni

kolektori sa jednostrukom prozirnom pokrivkom obi no se koriste u instalacijama

grejanja sanitarne ili tehni ke vode u prelaznim ili letnjim periodima kada su spoljne

temperature vie. Dvostruka transparentna pokrivka obi no se primenjuje kod

- 21 -

kolektora predvi enih za upotrebu pri niim spoljanjim temperaturama da bi se

smanjili gubici sa prednje strane kolektora. Efikasnost kolektora sa jednostrukim

zastakljenjem je zimi znatno nia od efikasnosti sa dvostrukim zastakljenjem. Leti je

razlika u efikasnosti izme u ova dva tipa kolektora znatno manja. Tako na primer pri

temperaturi radne te nosti na ulazu u kolektor od 60C (zimi kada je temperatura

okolnog vazduha 10C i snaga sun evog zra enja oko 600W/m2) efikasnost

posmatranog kolektora sa jednostrukim zastakljenjem je ravna nuli (ne e se dogrevati

radna te nost) dok e kolektor sa dvostrukim zastakljenjem imati efikasnost od 0,4. U

letnjem periodu ovi koeficijenti su 0,68 i 0,7. Apsorber ima zadatak da transformie

sun evo zra enje u toplotu i predstavlja klju ni element od koga najvie zavisi

efikasnost apsorbcije sun evog zra enja, emisija toplote u okolinu (toplotni gubitak) i

efikasnost prenosa toplote sa apsorbuju e povrine na radni medijum koji hladi

apsorber. Kvalitetni apsorberi se izra uju od bakra, aluminijuma i ner aju ih elika.

Apsorberi od plasti nih masa spadaju u manje kvalitetne. Selektivni apsorbuju i

slojevi koji se nanose hemijskim tretmanom na apsorber obezbe uju znatno bolje

radne karakteristike (nizak koeficijent emisije zra enja), bolju energetsku efikasnost i

trajne apsorbcione karekteristike u odnosu na upotrebu crne boje za apsorbcioni sloj.

Radni medijum ili nosilac toplote u solarnom kolektoru moe da bude vazduh, voda

ili te nost na bazi antifriza. Termi ka izolacija je vrlo bitan element koji smanjuje

toplotne gubitke sa zadnje i sa bo nih strana kolektora. Kao materijal najvie se

koristi ekspandirana poliuretanska pena, jer ima stabilne mehani ke i termi ke

osobine. Pored termoizolacionih karakteristika ovaj materijal i ukru uje ku ite

kolektora, a ne upija vlagu. Staklena i mineralna vuna su dosta nepogodne za

rukovanje i mogu da prime zna ajne koli ine vlage ime se smanjuje trajnost i

efikasnost kolektora. Ku ite kolektora objedinjuje sve njegove elemente u jednu

funkcionalnu celinu. Izra uje se naj e e od metala (eloksirani aluminijum), a re e od

plasti nih materijala. Upotreba raznih gumenih ili silikonskih zaptivki je neophodna

radi smanjenja prodora hladnog vazduha i vlage u ku ite. Kolektori imaju povrinu

obi no od 1,2 do 2 m2 bez obzira da li im je radni fluid voda ili vazduh. Debljina

kolektora sa vodom je neto manja od onih sa vazduhom i kre e se od 60 do 100 mm.

Masa kolektora se kre e u granicama od 25 do 50 kg po jednom kvadratnom metru

prijemne povrine. Integralni prijemnici sun eve energije nastali su iz tenje da se

dobiju jednostavniji i jeftiniji solarni kolektori sa istim efektima kao i klasi ni tipovi.

To je ostvareno integrisanjem funkcije prijemnika solarne energije i dela

- 22 -

gra evinskog objekta (fasade ili krova), tako to se vri direktno integrisanje

kolektora u funkcionalnu celinu sa objektom. Efekti ovakve konstrukcije su obi no

dvostruki: poboljava se termi ka karakteristika zida ili krova i obezbe uje

projektovana koli ina energije. U tom slu aju obi no je cena izrade fasade ili krova

nia jer kolektor ini spoljnu oblogu objekta. Ovaj tip gradnje obi no koristi vazduh

kao radni medijum.

Solarne instalacije

Instalacije sa te nim radnim medijumom

Kod instalacija sa te nim radnim medijumom, nosilac toplote moe da bude voda,

voda pomeana sa antifrizom ili te nost na bazi antifiriza koja je specijalno razvijena

za primenu u solarnim instalacijama. U ovakvoj instalaciji te nost koja se zagrejala

potiskuje se centrifugalnom pumpom ka razmenjiva u toplote. U njemu se greje

potrona sanitarna ili tehnoloka voda. Izmenjiva se moe napraviti i sa ve om

koli inom vode tako da se u njemu istovremeno vri razmena i akumulacija toplote.

Kod ve ih instalacija izmenjiva i skladite toplote su obi no razdvojeni.

Kompaktni solarni bojleri

Solarni kolektor u kombinaciji sa termoizolovanim rezervoarom - bojlerom zapremine

oko

100 do 200 litara ini kompaktnu jedinicu za grejanje vode. U bojler se ugra uje i

elektri ni

greja ime se dobija stabilnije snabdevanje toplom vodom. Solarni kolektor i

- 23 -

bojler se nalaze na zajedni kom postolju tako da se uz minimum instalacija dobija

jeftin

i pouzdan sistem. Ovakav na in grejanja vode primenjuje se naj e e u predelima gde

su

zime blae da ne bi dolo do zamrzavanja vode.

Instalacije sa vazduhom kao radnim medijumom

Kod solarnih instalacija sa vazduhom kao nosiocem toplote, obi no se zagrejan

vazduh iz kolektora dejstvom ventilatora potiskuje kroz kanalski razvod do grejane

prostorije. Ukoliko se u prostorijama vazduh ne zaga uje onda se tako rashla eni

vazduh ponovo potiskuje u solarni kolektor na dogrevanje. Kada je u pitanju

instalacija kod koje postoji mogu nost da se promeni kvalitet vazduha ( estice praine

ili vlaga u slu aju suara) potrebno je primeniti otvoreni sistem. U njemu vazduh iz

spoljanje sredine ulazi u sun ani kolektor, a iz grejane prostorije se odvodi napolje u

atmosferu zajedno sa zna ajnom koli inom toplote. Kod sloenijih sistema energetski

efekti se mogu pove ati ugradnjom razmenjiva a toplote tipa vazduh - vazduh uz

znatno pove anje cene tako izgra enog sistema. Skladite toplote obi no se formira

ispod povrine zemlje (naj e e ispod grejanog objekta) u termoizlovanom prostoru

- 24 -

popunjenom nekim vrstim materijalom sa to boljom toplotnom kapacitivno u.

Naj e e se primenjuje lomljeni kamen, a mogu se koristiti i staklene boce napunjene

vodom.

Grejanje prostorija

U naem podneblju ukupno energetsko dejstvo sun evog zra enja zimi je manje od

letnjeg, ali je jo uvek dovoljno efikasno za kori enje. Tako na primer iz

komercijalnih tipova solarnih kolektora moe se u grejnoj sezoni dobiti - po jednom

kvadratnom metru u jednom danu - energija koja se kre e (u zavisnosti od meseca u

godini i lokacije potroa a) od 1,2 do 3kWh. To zna i da prijemnik sun eve energije

moe u toku jednog meseca da preda nekom potroa u toplotu od 36 do 90 kWh sa

jednog kvadratnog metra kolektora. Poto se temperatura radnog fluida pri

preporu enim brzinama strujanja u toku zimskog perioda kre e od 40 do 60C, jasno

je da ove temperature nisu dovoljne za centralno toplovodno grejanje. Me utim, u

prelaznim periodima sa spoljnim tempraturama oko 0C ovaj na in grejanja postaje

efikasan, jer tada kotlovske instalacije rade sa temperaturama od oko 60C. Ukoliko

se u sistemu toplovodnog grejanja primenjuje podno grejanje, koje radi sa niim

temperaturama efekti su jo bolji. Najbolji efekti se ostvarju primenom vazdunog

sistema grejanja.Energetski efekti solarnih sistema pri grejanju ku a ili stanova zavise

od vie faktora, me u kojima ispravno i optimalno projektovanje ima prvorazrednu

ulogu. Termi ke karakteristike grejanog objekta direktno uti u na veli inu toplotnih

gubitaka, a time i na potrebe za toplotnom energijom. Na taj na in se dolazi do toga

da je dobra toplotna izolacija klju ni element u utedi energije i da je to najbolji i

najekonomi niji na in za jednu siromanu zemlju da popravi svoju energetsku

situaciju. Pogotovo ako se uzme u obzir da je kod nas normalna, a cenom i

stimulisana, pojava grejanja elektri nom energijom. To je jedan od najneracionalnijih

na ina grejanja gledano sa aspekta cele drave.

Nivo potrebnih ulaganja u solarne instalacije za doma instva

Grejanje sanitarne vode

Potrebna ulaganja: 15 - 25 EUR/m2, odnosno 900 do 1.500 EUR/doma instvu

Napomena: Manje vrednosti se odnose na jeftinije solarne kolektore i jednostavnije

instalacije. Ve e vrednosti se odnose na skuplje sisteme sa sloenijim instalacijama sa

- 25 -

razmenjiva em toplote, sistemom za prinudnu cirkulaciju i automatikom za regulaciju

rada.

U Evropi je tokom 2002. instalirano 1,19 miliona m2 solarnih termi kih kolektora

tako da je ukupna procena da ih u Evropi sada ima oko 13 miliona m2.

Efekti: Grejanje potrone sanitarne vode u periodu od aprila do oktobra pokriva 80%

potreba za energijom. U periodu od oktobra do aprila ova pokrivenost je oko 30%.

Grejanje prostora

Uslovi za obezbe ivanje grejanja stambenog prostora su sloeniji, a investiciona

ulaganja ve a. Ukoliko se pravi nov objekat u kome je predvi eno solarno grejanje

prostora efekti su najbolji uz minimalnu cenu. Adaptacija ve izgra enih objekata je

sloeniji postupak sa ve im trokovima. Potrebna ulaganja: 50 100 EUR/m2,

odnosno oko 3.000 do 6.000 EUR/doma instvu Napomena: Manje vrednosti se

odnose na stanove i ku e sa boljim termi kim karakteristikama zidova i manjim

toplotnim gubicima kroz procepe; boljim mogu nostima aplikacije integralnih

solarnih kolektora; boljim rasporedom prostorija i prozira na objektu kao i boljom

orijentacijom prijemne povrine objekta.

Efekti: Optimalnom instalacijom i veli inom solarnih kolektora omogu uje se kod

standardno

izgra enih objekata pokrivenost potreba grejanja od 50 do 60% tokom cele godine.

Potencijal Srbije i Crne Gore u primeni toplotnih kolektora

Energetski potencijal je zadovoljavaju i na celoj teritoriji Srbije i mogu e je efikasno

kori enje termi kog dejstva sun evog zra enja. U prethodnom dugom periodu ovaj

prirodni, ekoloki i ekonomski najpovoljniji vid kori enja energije nije mogao da se

primenjuje jer nije postojala nikakva stimulacija stanovnitva. Sada kada se

nedostatak energije u itavom sveti drasti no ose a i kada cena struje u Srbiji raste

kako bi dostigla cene u Evropskoj Uniji ista ekonomska ra unica e dovesti do

upotrebe najracionalnijih izvora energije. Stimulacija drave u obliku poreskih

olakica za instaliranu opremu sigurno bi se viestruko isplatila u pore enju sa novim

investicijama u elektroprivredu koje nas o ekuju. Tako e u pore enju sa dobijanjem

energije iz fotonaponskih elija ili vetrogeneratora upotreba solarnih kolektora je

najekonomi nija u sadanjem trenutku i moe se primenjivati od individualnih

korisnika do ve ih sistema. Ekonomski i ekoloki razlozi dovode do ulaganja u

istraiva ke i razvojne projekte koji svojim rezultatima pokre u investicije u

proizvodnji opreme za eksploataciju energije. Apsurdno je da siromane zemlje koje

- 26 -

skupo pla aju uvozne energente i opremu za proizvodnju energije ne u ine napor da

na bazi ekonomskih ra unica krenu u razvoj i proizvodnju onoga to je najpogodnije.

To ukazuje na odnos vlasti prema svojoj zemlji, energetskim resursima i planiranju.

Energija Vetra

Prvi vetrogenerator u Srbiji Firma Nipon-Komerc iz Beograda

instalirala je i 9. oktobra 2003. godine povezala na elektri nu mreu prvi

vetrogenerator u Srbiji. Snaga generatora je 11 kW, a pre nik elise je 13 m.

Proizvo a vetrogeneratora je danska firma Gaia Wind.

Energija vetra

Energija sadrana u kretanju vazdunih masa - vetru - oduvek je pobu ivala panju

istraiva a koji su eleli da je korisno upotrebe. Jedra, a kasnije i vetrenja e bili su

jedini na in za pretvaranje energije vetra u mehani ki rad. Od svih izazova koji stoje

danas na raspolaganju savremenom oveku postoji jedan koji pleni svojom

uzvieno u i snagom. To je trka oko sveta. Pored svih mogu ih prevoznih sredstava

jedino se u jedrenju odrzavaju trke oko sveta to na slikovit na in govori o mo i vetra.

Sada, a i u budu nosti energija vetra se pokazala kao najozbiljniji obnovljiv izvor

energije pri dostignutom razvoju tehnologije.

Osnovni razlozi za to su:

neizmerna koli ina energije

mogu nost pretvaranja u elektri nu energiju

pomo u vetrogeneratora

pad cena vetrogeneratora i prate e opreme

srazmerno sve ve oj upotrebi energije vetra

ekoloki potpuno ist na in pretvaranja energije

mala zauzetost zemljita

Energetske krize, smanjenje zaliha fosilnih goriva i enormno zaga ivanje planete

uticali su da se industrija za proizvodnju vetrogeneratora (VTG) poslednjih 30 godina

- 27 -

razvijala u svetu skoro istom dinamikom kao i industrija ra unarske opreme, a danas

se smatra vrlo stabilnom i perspektivnom.

Po predvi anjima mnogobrojnih eksperata, o ekuje se dalji intenzivan rast

instalisanih kapaciteta, a trendovi daljeg pove anja ekonomi nosti, kao i sve ozbiljnije

pogoranje stanja ivotne sredine, potvr uju takve pretpostavke. Do kraja 2001.

godine u svetu je instalisano 56.000 vetrogeneratora sa kapacitetom od 25 GW. Prole

godine je pove anje kapaciteta iznosilo 52%. Nema ko trite ima i dalje najve i

udeo, trite SAD dri drugo, a panija je dola na tre e mesto.

Energetski deficit i neminovnost upotrebe ekoloki istih izvora energije primora e i

Srbiju i Crnu Goru da po ne da investira u razvoj i eksploataciju energije vetra.

Tehnologija kori enja energije vetra

Pretvaranje energije vetra u elekti nu energiju vri se pomo u vetrogeneratora.

Vetrogenerator pretvara kineti ku energiju vazduha koji se kre e (vetra) pomo u

lopatica rotora (elise), prenosnog mehanizma i elektrogeneratora u elektri nu energiju.

Energija dobijena iz vetra zavisi od srednje brzine vetra i to tako to je proporcionalna

tre em stepenu brzine vetra. Vetrogenerator ne moe da transformie celokupnu

kineti ku energiju vetra koji struji kroz povrinu koju obuhvataju kraci rotora. Albert

Dec je 1919. godne dokazao da se maksimalno 59% ukupne kineti ke energije vetra

moe pretvoriti u mehani ku energiju rotora vetrogeneratora. Proizvo a i

vetrogeneratora uglavnom daju krivu izlazne snage u zavisnosti od brzine vetra kao

to se vidi na slici.

- 28 -

Moderni vetrogeneratori po inju da proizvode elektri nu energiju ve pri brzini vetra

od 2,5 m/s, a zaustavljaju se iz bezbednosnih razloga pri brzini od 25 m/s.

Vetrogenerator moe da obezbedi ekonomi nu proizvodnju struje ukoliko je srednja

godinja brzina vetra ve a od 6m/s. Usled trenja izme u struje vazduha i tla, kao i

unutranjeg viskoznog trenja brzina vetra

raste sa pove anjem visine iznad tla. Jasno je da na profil brzine vetra uti e hrapavost

terena, prisustvo prirodnih i veta kih prepreka kao i drugi topografski elementi.

Poto se ovi parametri razlikuju od lokacije do lokacije potrebno je prilikom izbora

lokacije voditi ra una da se dosegne to povoljnija srednja godinja brzina vetra. Od

toga direktno zavisi koli ina proizvedene elektri ne energije. ak i male greke u

odabiru najpovoljnije lokacije u dugogodinjem bilansu proizvodnje daju zna ajna

umanjenja isplativosti investicije.

Mali i vrlo mali vetrogeneratori snage do 3 kW prave se direktnim povezivanjem elise

i elektrogeneratora bez prenosnog mehanizma (reduktora) ime im se smanjuje cena.

Mali vetrogeneratori namenjeni su individualnoj upotrebi i naj e e slue za punjenje

akumulatora tamo gde ne postoji elektri na mrea, a energija se obi no koristi za

osvetljenje i TV prijemnik. Vetrogeneratori srednjih snaga do nekoliko desetina

kilovata daju trofaznu struju i obi no se priklju uju na niskonaponsku distributivnu

mreu. Na izlazu vetrogeneratora dobija se naizmeni na trofazna struja napona 690 V

i frekvencije 50/60 Hz. Pomo u transformatora se napon podie na 10 - 30 kV to

odgovara naponu srednjenaponskih mrea. Svi vetrogeneratori ve eg kapaciteta (od

- 29 -

10 kW do 3 MW) koriste se kao elektrane, to zna i da proizvedenu energiju predaju

elektroenergetskom sistemu. Naj e e primenjivani moderni vetrogeneratori su

kapaciteta od 500 kW do 3 MW mada se grade i ve i. Najekonomi nija primena

vetrogeneratora je njihovo udruivanje na pogodnim lokacijama u takozvanu farmu

vetrenja a. Takva elektrana moe da ima kapacitet od nekoliko MW do nekoliko

stotina MW koji obezbe uje vie desetina vetrogeneratora.

Ekonomi nost kori enja energije vetra

Na osnovu dosadanjih iskustava u gradnji vetrogeneratora dolo se do orijentacione

vrednosti investicija od oko 700 do 1000 po instalisanom kW. Vetrogeneratori, a

samim tim i farme vetrenja a su znatno pojeftinili u poslednjih desetak godina i ta

tendencija e se i dalje nastaviti. Na taj na in je i cena elektri ne energije dobijene iz

vetrogeneratora drasti no smanjena. Na to je dodatno uticalo i smanjenje operativnih

trokova i rast efikasnosti i pouzdanosti. U SAD u dravi Ajova po eo je sa

realizacijom projekat izgradnje farme vetrenja a snage od 310MW koja e se sastojati

od 180 do 200 vetrogeneratora snage od 1,5 do 1,65 MW. Obzirom da kod kori enja

energije vetra, kao i kod mnogih drugih obnovljivih izvora energije, nema trokova

goriva, posle investicione izgradnje jedini trokovi su operativni i trokovi

odravanja. Investicioni trokovi se kre u od 75% do 90% ukupnih trokova.

Investicioni trokovi su trokovi izgradnje vetrogeneratora ili farme vetrenja a,

uklju uju i trokove izgradnje pristupnih puteva ukoliko je potrebno i trokove

priklju ivanja na elektroenergetski sistem. Obi no su lokacije sa povoljnim uslovima

za gradnju farme vetrenja a udaljene od drumskih i energetskih magistrala i to

povezivanje uti e na pove anje investicionih trokova. Cena vetrogeneratora se kre e

od 600 do 900 po instalisanom kW. Sa pove anjem brzine vetra raste koeficijent

korisnog dejstva to postavlja zahtev za podizanjem visokih stubova. Finansijski

efekti u zna ajnoj meri uti u na odluku o investiranju u proizvodnju elektri ne

energije pomo u vetrogeneratora. Iako cena elektri ne energije iz vetra zavisi od

raznih institucionalnih faktora, referentne vrednosti se mogu izra unati primenom

preporu ene prakse za prora un cena elektri ne energije, od strane Me unarodne

agencije za energiju. Zbog irokog opsega kamatnih stopa mora se izra unati visoka,

srednja i niska cena elektri ne energije. Osnovne pretpostavke su date u tabeli a

podaci se odnose na klasu vetrogeneratora kapaciteta 600 - 750 kW. U kalkulaciju se

ulo sa pretpostavljenim rastom investicionih trokova od 8% po prirataju brzine

- 30 -

vetra za svaki m/s, iznad 7 m/s. Koli ina godinje proizvodnje elektri ne energije

redukovana je za gubitak od 10%, iako, zbog visokog stepena

pouzdanosti od 98%, stvarni gubici mogu biti i manji.

Dobijene cene su date u dijagramu gde se moe videti da pri brzini od 6 m/s, cena

varira u opsegu od 0,045 do 0,09 /kWh. Dravna podrka proizvodnji nuklearne

energije i proizvodnji uglja irom Evrope i Amerike ine da se trokovi elektri ne

energije dobijene iz ovih izvora prikazju manjim od realnih. Tako e, energija iz

vetrogeneratora se obi no proizvodi blie potroa ima ime se smanjuju gubici u

prenosu elektri ne energije i ovako dobijena energija ima pove anu konkurentnost.

Prilikom razmatranja cene elektri ne energije iz vetrogeneratora treba razmotriti i

uticaj eksternih trokova. Eksterne trokove je tee kvantifikovati ali su oni vrlo realni

i mogu se podeliti u tri kategorije:

Skriveni trokovi koje snose vlade, uklju uju i subvencije industriji za proizvodnju

elektri ne energije i istraiva ke i razvojne trokove, porezi, osloba anja od poreza,

Trokovi nastali usled emisije tetnih gasova (ne uklju uju i CO2) koji uti u na

zdravlje

- 31 -

i ivotnu sredinu,

Trokovi globalnog zagrevanja koji se pripisuju emisiji CO2.

Opte prihva eno miljenje je, da je cena elektri ne energije dobijene od vetra padala

mnogo bre od cena dobijenih iz drugih izvora, kao i da e se taj trend u budu nosti i

nastaviti. Faktori koji izazivaju permanentni pad cena vetrogeneratorskih sistema su:

trend izgradnje ve ih turbina

opadanje infrastrukturnih trokova

pove anje efikasnosti vetrogeneratora

smanjenje trokova sirovina od kojih se

izra uju vetrogeneratori.

Uticaj vetrogeneratora na ivotnu sredinu

Energetika je jedan od najve ih globalnih zaga iva a, gledano kroz emisiju

zaga uju ih materija i otpad koji se stvara kao posledica proizvodnje. tetni uticaji na

ivotnu sredinu od proizvodnje elektri ne energije, mogu se podeliti na tri grupe:

emisija tetnih gasova (bez emisije CO2)

emisija CO2

otpad koji nastaje u procesu proizvodnje (radioaktivni,pepeo, gips, ulja)

Narastanje brige o zatiti ivotne sredine, postaje svetski pokret. Rezultat delovanja

ogleda se konkretnim aktivnostima na globalnom nivou: borba protiv zaga enja,

borba protiv globalnog

zagrevanja i klimatskih promena, borba za racionalnije kori enje resursa. Prilikom

planiranja novih kapaciteta, mnoge energetske kompanije se odlu uju za farme

vetrenja a zbog toga to njihova primena ima ekonomskog i ekolokog smisla.

Evropska Unija je zbog izgradnje vetrogeneratorskih kapaciteta intenzivnije od

o ekivane uradila reviziju strategije ime je pove ala cilj sa 20.000 na 40.000 MW

instalisane snage vetrogeneratora do 2010. godne. Svaki kWh proizveden obnovljivim

izvorima energije, zamenjuje isti koji bi s druge strane trebao da bude proizveden u

elektranama na fosilno gorivo, to ima za posledicu redukciju negativnih uticaja na

ivotnu sredinu, a naro ito emisije CO2 u atmosferu. Me u svim obnovljivim

izvorima energije, energija vetra je rangirana kao jedna od najjeftinijih opcija za

smanjenje emisije CO2, ali i emisije drugih zaga uju ih materija. Moderni

vetrogenerator od 600 kW e tokom svog radnog veka na prose noj lokaciji, u

zavisnosti od vetrovitosti mesta i stepena iskori enja kapaciteta, spre iti emisiju za

otprilike 20.000 do 36.000 tona zaga uju ih materija. Radi sticanja relativnih odnosa,

- 32 -

predstavljen je u tabeli primer procenjenog smanjenja emisije zaga uju ih materija u

decembru 1997. godine, na nivou EU.

Negativni trendovi u kori enju fosilnih goriva name u zna ajna istraivanja u cilju

iznalaenja efikasnih na ina kori enja obnovljivih izvora energije. Energija vetra,

ve pri sadanjem stanju tehnologije, zbog neiscrpnosti vetra i iroke

rasprostranjenosti na svim svetskim meridijanima, moe zna ajno doprineti stabilnosti

i raznolikosti u energetskom snabdevanju, uz istovremeno smanjenje tetnih

atmosferskih emisija. Urbanizacija, otpad, zaga enje tla su faktori koji bitno

aktuelizuju problem o uvanja poljoprivrednog zemljita. Stoga pri valorizaciji neke

tehnologije nije nebitan parametar neophodno zaposednuto zemljite. Termoelektrane

zaposedaju velike povrine zemljita (za objekte, deponiju pepela). Povrina se znatno

uve ava kada se uklju e povrine zaposednute povrinskim kopovima uglja,

odlagalitima jalovine i transportnim putevima. Kod hidroelektrana, velike povrine

zemljita, esto najplodnijeg, potapaju se i bivaju izgubljene za poljoprivredu. Farme

vetrenja a su izuzetno ekonomi ne po pitanju iskori enja zemljita. Ve i deo

zaposednutog zemljita na kome je izgra ena farma (oko99%) moe se za vreme

eksploatacije koristiti za poljoprivredu. Negativni uticaji vetrogeneratora na ivotnu

sredinu postoje ali su ti uticaji zanemarljivi u pore enju sa pozitivnim elementima.

Tako e u toj proceni postoje subjektivni elementi, neinformisanost kao i loa

interpretacija.

Evropska asocijacija za energiju vetra (EWEA - European Wind Energy Association)

je na junskoj konferenciji 2003. godine revidirala ciljeve u primeni energije vetra.

1997. EWEA je planirala da do 2010. godine u Evropi bude instalirano

vetrogeneratora kapaciteta 40.000 MW, a do 2020. godine 100.000 MW. Novi

planovi su da se do 2010. godine instalira 75.000 MW, a do 2020. godine 180.000

MW.

- 33 -

Vizuelni efekat, buka, ometanje radio telekomunikacija i uticaj na ptice su relativno

bezna ajne negativne karakteristike vetrogeneratora i mogu se lako izbe i ili umanjiti.

Energetske potrebe Srbije i Crne Gore

Da bi se dao odgovor na pitanje o koli ini kvalitetnog vetra koji bi se mogao na

ekonomski isplativ na in konvertovati u elektri nu energiju, potrebno je, pored

karakteristika vetra, voditi ra una o: rezervama fosilnih goriva, ceni elektri ne

energije iz fosilnih goriva, o uvanju ivotne sredine, koli inama naftnih derivata i

gasa koje uvozi naa zemlja, trendu rasta i strukturi potronje energije i sli no.

Ukupna raspoloiva snaga na pragu elektrana u elektroenergetskim sistemima Srbije i

Crne Gore iznosi oko 9 GW, pri emu 66,7% ine termoelektrane. Godinja

proizvodnja elektri ne energije u SCG je u toku 2002. godine iznosila oko 35 TWh.

Na osnovu ovih podataka se izra unava da je srednji faktor iskori enja proizvodnih

kapaciteta u SCG 47%. Prose ni faktor iskori enja kapaciteta vetrogeneratora je u

opsegu 20% do 40%, zavisno od stabilnosti vetra, sposobnosti mree da preuzme

elektri nu energiju i od drugih meteorolokih i tehni kih parametara. Ovo zna i da

objektivno 1 MW proizvodnih kapaciteta u prose nom vetrogeneratoru u

kvantitativnom energetskom smislu odgovara oko 0,5 MW instalisanih u prose noj

hidro ili termoelektrani. Me utim, energija koju proizvodi vetrogenerator je vrnog

karaktera, jer vetra prose no najvie ima onda kada je

potronja najve a, to zna i da kvalitativno energiju vetra treba valorizovati sa oko

20% u odnosu na energiju koju generiu termoelektrane to svakako treba imati u vidu

pri formiranju cene elektri ne energije proizvedene u vetrogeneratorima. I pored

preduzetih mera u pogledu pove anja energetske efikasnosti i revitalizacije

proizvodnih i prenosnih kapaciteta u EPS-u se od 1997. god. permanentno javlja

deficit u elektri noj energiji. Taj deficit je u 2002. godini iznosio oko 5,5 TWh to

ini preko 10% ukupne nacionalne potronje, koja je u 2002. iznosila skoro 40 TWh.

Debalans u proizvodnji i potronji elektri ne energije je u proteklom periodu reavan

uvozom skupe elektri ne energije i restriktivnim merama u isporuci elektri ne

energije. Prevazilaenje elektoenergetske krize moglo bi se reiti kupovinom i

montaom 2000 do 3000 vetrogeneratorskih jedinica prose ne snage 1 MW, uz uslov

da je na tehni ki iskoristiv vetropotencijal ve i od 3 GW. Nema ka planira da do

2030. godine u Severnom i Balti kom moru instalira vetrogeneratore ukupne

- 34 -

instalisane snage oko 20.000 MW. Za ostvarivanje ovih planova bi e potrebno oko 20

milijardi evra! U daljem tekstu bi e pokazano da Srbija i Crna Gora imaju tehni ki

iskoristiv vetropotencijal u rasponu od 8 do 15 GW to je znatno vie od naeg

trenutnog deficita u elektri noj energiji. Ako se uzme u obzir i rast potreba za

elektri nom energijom srazmeran pretpostavljenom privrednom rastu, dolazi se do

imperativnog zahteva za aktiviranjem vetro potencijala.

Model za procenu vetroenergetskog resursa

U Srbiji i Crnoj Gori nisu sprovedena opsenija namenska merenja vetra u cilju

odre ivanja globalnog vetropotencijala. Na osnovu modela koji se bazirao na

iskustvenim podacima drugih zemalja korisno je analizirati trenutno stanje instalisanih

kapaciteta i procenjenog vetropotencijala u zemljama Evropske Unije. Oko 50%

vetroenergetskih kapaciteta je koncentrisano u Nema koj, koja je po etkom 1996.

godine imala instalisano 1132 MW da bi u junu 2003. godine oko 15.000

vetrogeneratorskih jedinica ukupne instalisane snage od 12.500 MW u estvovalo sa

oko 5% u ukupnoj proizvodnji elektri ne energije u ovoj zemlji. Vode u ulogu u

Evropi i svetu u pogledu odnosa izgra enih vetrogeneratorskih postrojenja prema

povrini ima Danska (koja trenutno ima instalisano oko 3GW u vetrogeneratorima

koji u estvuju sa oko 20% u ukupnoj nacionalnoj proizvodnji elektri ne energije).

Obzirom da Nema ka i Danska imaju najve e iskustvo u oblasti vetroenergetike, kao i

verifikovane procene svog globalnog vetroenergetskog potencijala kroz zna ajna

izgra ena vetroenergetska postrojenja, prirodno je pokuati uspostaviti odre enu

sli nost i analogiju izme u njihovih vetroenergetskih potencijala i potencijala SCG.

Vetropotencijal Danske je sadran u kopnenim i morskim priobalnim vetrovima.

Pored izgra enih 3 GW u vetrogeneratorima, Vlada Danske je odobrila gradnju novih

4 GW do 2010. godine a dugoro ni planovi (do 2020.) su izgradnja ukupno 10 GW

koji bi proizvodili oko 50% nacionalnih potreba za elektri nom energijom. Na osnovu

ovih planova koji se temelje na realnim vetroenergetskim resursima, moe se

zaklju iti da su vetroenergetski resursi Danske oko 20 GW. Ovaj podatak je potvr en

i na internet sajtu minstarstva za energetiku Danske. Oni eksplicitno tvrde da je njihov

tehni ki iskoristiv vetroenergetski potencijal: P = 20 GW = 20.000 MW, od ega je

oko 50% koncentrisano u morskim, a 50% u kopnenim vetrovima. Ovaj podatak moe

se uzeti kao pouzdan jer je rezultat dugogodinjeg iskustva i opsenih merenja koja su

korigovana na osnovu prakti nih iskustava. Analiziraju i mapu vetrova SCG koju je

formirao hidrometeoroloki zavod bive SFRJ vetrovi u SCG su slabiji nego u

- 35 -

Danskoj tako da iako imamo skoro dvostuko ve u povrinu moe se proceniti da je

tehni ki iskoristiv vetropotencijal na kopnu SCG oko: P = 20 GW= 20.000 MW.

Ministarstvo za ekonomiju Nema ke je u studiji o vetroenergetskom potencijalu

kopnenih vetrova u Nema koj iznelo podatak da je ukupni iskoristivi vetropotencijal

kopnenih vetrova u Nema koj oko 64.000 MW instalisane snage vetrogeneratora.

Analiziraju i vetrove Nema ke i SCG moe se konstatovati da su intenziteti srednjih

godinjih brzina vetrova jako sli ni. Pod pretpostavkom da su brzine vetrova u SCG

10 do 20% manje nego u Nema koj, moe se usvojiti da je vetroenergetski potencijal

manji za 40% to uzimanjem u obzir i povrine SCG dovodi do vrednosti od: P = 11

GW = 11.000MW. Dakle, na osnovu uporednih analiza moe se zaklju iti da je

globalni tehni ki iskoristiv vetroenergetski potencijal u Srbiji i Crnoj Gori: P = [8

15] GW = [8.000 15.000] MW, odnosno, ako bi vetrogeneratori radili sa faktorom

iskori enja od 20% mogli bi proizvesti elektri nu energiju od 17.500 GWh/god. ili

17,5 TWh/god. Osnovni tehni ki problem integracije vetrogeneratora u

elektroenergetski sistem je sadran u samoj prirodi vetra. Vetar kao stohasti ki izvor

ima mali stepen kompatibilnosti pa se javljaju problemi u planiranju i regulaciji

elektroenergetskih sistema koji imaju veliko procentualno u e e vetrogeneratora u

ukupnoj proizvodnji elektri ne energije. Prema studijama koje su se bavile analizom

maksimalnog u e a vetrogeneratora u ukupnoj proizvodnji prose nog EPS-a ,

pokazalo se da je tehni ki maksimum u e a vetrogeneratora u ukupnoj globalnoj

proizvodnji elektri ne energije oko 20%. Ovaj stepen participacije vetrogeneratora

podrazumeva postoje e konfiguracije elektrenergetskih sistema. Poja anjem

interkonekcije i izgradnjom akumulacionih sistema ovaj procenat se moe pove ati.

Elektroenergetski sistemi SCG su strukturno povoljni za integraciju vetrogeneratora.

Postojanje reverzibilne hidrolektrane Bajina Bata omogu ava preuzimanje vika

elektri ne energije u uslovima poja anog vetra odnosno proizvodnje vetrogeneratora.

Tako e, stabilni hidropotencijali ( erdapske hidroelektrane) mogu da obezbede

efikasnu regulacionu rezervu i time stabilan rad sistema i u uslovima velike varijacije

u proizvodnji vetrogeneratora. Dakle, postoje a struktura elektri nog proizvodnog

sistema u SCG omogu ava uklju enje vetrogeneratora u elektroenergetski sistem. to

se ti e prenosnog sitema, on bi priklju enjem vetrogeneratora bio u zna ajnoj meri

rastere en jer se vetrogeneratori priklju uju po pravilu na distributivne sisteme. Osim

rastere enja bili bi smanjeni i gubici u prenosnoj mrei na ra un decentralizacije

proizvodnje. Obzirom da je vetar stohasti ki izvor, vano je analizirati u kojoj meri se

- 36 -

poklapaju godinje fluktuacije vetra i zahtevi potroa a za elektri nom energijom. Na

slikama 12 i 13 je prikazana tipi na sezonska varijacija srednje brzine vetra i tipi an

dijagram potronje elektri ne energije na godinjem nivou EPS-a.

Analiza regiona u SCG pogodnih za izgradnju vetrogeneratora

U Srbiji i Crnoj Gori postoje potencijalno pogodne lokacije za izgradnju

vetrogeneratora:

1. Crnogorsko primorje, odnosno pojas morske obale od Ulcinja do Herceg Novog u

irini oko 20 km, odnosno povrine od oko 1000 km2. U ovoj oblasti vetrovi su

srednje brzine ve e od 7 m/s, snage 400 600 W/m2. Na ovom prostoru je mogu e

izgraditi vetrogeneratore kapaciteta od 1000 do 1500 MW. U ovom predelu postoji

dosta lokacija sa visokim grebenima i brdima na kojim srednja snaga vetra na visini

od 50 m moe biti i preko 1000W/m2.

- 37 -

2. Isto ni delovi Srbije - Stara Planina, Vlasina, Ozren, Rtanj, Deli Jovan, Crni Vrh

itd. U ovim regionima postoje lokacije ija je srednja brzina vetra preko 6 m/s. Ova

oblast prostorno pokriva oko 2000 km2 i u njoj bi se perspektivno moglo izgraditi oko

2000 MW instalisane snage vetrogeneratora.

3. Zlatibor, abljak, Bjelasica, Kopaonik, Div ibare su planinske oblasti gde bi se

merenjem mogle utvrditi pogodne mikrolokacije za izgradnju vetrogeneratora.

4. Panonska nizija, severno od Dunava je tako e bogata vetrom. Ova oblast pokriva

oko 2000 km2 i pogodna je za izgradnju vetrogeneratora jer je izgra ena putna

infrastruktura, postoji elektri na mrea, blizina velikih centara potronje elektri ne

energije i sli no. U perspektivi bi se u ovoj oblasti moglo instalirati oko 1500 do 2000

MW vetrogeneratorskih proizvodnih kapaciteta.

Zaklju ak:

U proizvodnji elektri ne energije nijedan izvor energije nije imao tako dinami nu

ekspanziju u poslednjih dvadesetak godina. Savremeni verogeneratori dostiu snagu

od 5 MW i vie, a po ekonomi nosti su izjedna eni sa klasi nim izvorima energije.

Konkurentnost im se zna ajno pove ava pogotovo kada se u pore enja uvrsti uticaj na

ivotnu okolinu. U narednom periodu moe se o ekivati da e energija vetra kao

najzna ajniji obnovljiv izvor zauzeti zna ajno mesto u ukupnom svetskom

energetskom bilansu. Za Srbiju je primena obnovljivih izova energije primarni cilj

oko koga treba da se okupe stratezi energetskog razvoja, politi ari i stru njaci. Pri

sadanjem konstantnom deficitu elektri ne energije najbri put u pra enju potronje

energije je tednja i gradnja postrojenja za eksploataciju obnovljivih izvora energije.

- 38 -

Hidroelektri na energija

Hidroenergetski potencijal vodotokova predstavljao je vekovima vaan izvor energije,

a tragovi kori enja vodotokova mogu se pratiti jo od drevnog Egipta, Persije i Kine,

gde su kori eni za navodnjavanje kao i za mlevenje zrnevlja i pravljenje brana. Na

kraju devetnaestog i po etkom dvadesetog veka osnovni cilj razvoja hidroenergije bio

je mehani ko pokretanje maina kori enjem kaieva, konopaca i prenosnih

zup anika. U ranoj fazi eksploatacije hidroenergetskih potencijala generisana

elektri na energija retko je prelazila nekoliko stotina kilovata. ak i danas

hidroenergija predstavlja vaan izvor elektri ne energije u svim krajevima sveta.

Veliki napredak je u injen u razvoju i poboljanju opreme u cilju zadovoljavanja sve

kompleksnijih zahteva koje postavlja rad i odravanje sve ve ih hidroelektrana, tako

da danas hidroelektri ne instalacije slue milionima ljudi irom sveta. Pove anje cene

nafte u svim zemljama i pove ana zabrinutost o negativnim uticajima sagorevanja

uglja, nuklearne energije, pa i velikih hidroelektrana, na prirodnu okolinu, pove ali su

zanimanje za kori enje hidroenergetskog potencijala malih vodotokova u raznim

delovima sveta. To je uslovilo razvoj modernih hidro turbina, koje mogu da rade pod

uslovima malih protoka i malih padova vodene mase. Projekti koji podrazumevaju

kori enje hidroenergetskog potencijala malih vodotokova uklju uju one instalacije

koje imaju mali pad (obi no ispod 40 metara) i mali kapacitet (nominalno manje od

16 000 kW). Hidroelektri na energija se dobija kroz dve faze. U prvoj fazi

potencijalna energija vodene mase pokre e hidrauli nu turbinu i pretvara se u

mehani ku energiju, a u drugoj fazi ova mehani ka energija pokre e generator koji je

pretvara u elektri nu energiju. Snaga generisane elektri ne energije zavisi od protoka

vodene mase i razlike u nivou izme u izvora vodotoka i ispusta akumulacije (pad).

Ve ina hidroelektri nih instalacija zahteva izgradnju brane koja omogu ava

regulaciju vodotoka, ali i pove anje pada. Vodeni rezervoar koji stvara brana moe da

akumulira i regulie vodotok i da ga pripremi za upotrebu u energetske svrhe, kao i da

slui drugim svrhama za razvoj vodenih resursa. Osnovni deo hidrocentrala je

hidromehani ki sistem, koji se sastoji od turbina, uzvodnih i nizvodnih vodotokova

koji se kanaliu i kontroliu regulacijom protoka. Pored toga postoji elektri ni sistem,

koji se sastoji od generatora, transformatora, prekida a i kontrolne opreme. Trenutni

pravac razvoja malih hidroelektrana podrazumeva da se iskoristi brana i postoje i

vodotokovi kako bi se izbegli problemi koji mogu da se jave usled promene upotrebe

vodotokova, odvodnih puteva i pove ane akumulacije iza brane. Male hidroelektrane

- 39 -

pruaju odre ene prednosti u tom smislu jer je instalacija relativno mala i moe da

bude i estetski i ekoloki prihvatljiva. Efekti na prirodnu okolinu su zanemarljivi u

pore enju sa sli nim efektima koje prouzrokuju velike hidroelektrane. U nekim

slu ajevima brane mogu da pove aju protok odravaju i dovoljnu dubinu vodotokova

koji mogu biti dovoljni za odravanje vodenog ivota. Izgleda da, posle mnogo

godina eksperimentalnog rada u mnogim zemljama, male hidroelektrane postaju sve

atraktivnije i ekoloki prihvatljive u mnogim delovima sveta, dok je njihova cena

konkurentna novim termo i nuklearnim elektranama, a uticaj novih brana na okolinu

je minimalan u pore enju sa velikim hidroelektri nim projektima.

Energetski potencijal malih vodotokova u Srbiji

Ukupni hidropotencijal Srbije procenjen je na oko 31.000 GWh godinje. Ve i deo

tog potencijala (oko 62%) je ve iskori en jer je ekonomski opravdano gra enje

ve ih proizvodnih kapaciteta. Ostatak hidropotencijala je iskoristiv gradnjom manjih i

skupljih objekata posebno ako se ra una na mini i mikro elektrane. Neke procene

potencijala malih hidroelektrana, koje uklju uju mini i mikro elektrane na preko 1000

mogu ih lokacija sa instalisanom jedini nom snagom ispod 10 MW, kazuju da je na

malim vodotokovima mogu e ostvariti ukupnu instalisanu snagu od oko 500 MW i

proizvodnju 2.400 GWh/god. Od toga se polovina (1.200 GWh/god.) nalazi u

Ui kom, Nikom i Kragujeva kom regionu, gde moe da bude kori en u brojnim

malim postrojenjima sa ukupnom instalisanom snagom od oko 340 MW

raspore enom na oko 700 lokacija. Budu i da je na preostali neiskori eni

hidropotencijal zna ajnim delom u opsegu male hidroenergetike, taj deo je i posebno

izu avan. Izra en je i katastar malih hidroelektrana za jedini ne snage ispod 10 MW.

Rezultat je iskazan u ukupnoj instalisanoj snazi od 453 MW i prose noj proizvodnji

od 1.600 GWh/god. na oko 868 lokacija. U tabeli je prikazan raspored potencijala

malih vodotokova za jedini ne snage od 90 kW do 8.500 kW, koje je mogu e

izgraditi uz formiranje akumulacija za 1,2 milijardi kubnih metara vode. Danas je u

pogonu samo 31 mini hidroelektrana ukupne snage 34,654 MW i godinje

proizvodnje od 150 GWh. Van pogona je 38 mini hidroelekrana ukupne snage od

8.667 MW i procenjene godinje proizvodnje od 37 GWh. Ove male HE mogu se

osposobiti za pogon uz ulaganje koje je zavisno od stanja u kome se nalaze. Postoje

zna ajne mogu nosti ugradnje malih hidroelektrana u postoje im vodoprivrednim

objektima, koje se tako e karakteriu znatno niim trokovima.

- 40 -

Ukupni energetski efekti gradnje malih hidroelektrana

Sagledavaju i energetske potencijale malih vodotokova i mogu nosti izgradnje malih

hidroelektrana na njima mogu e je utvrditi njihove ukupne energetske efekte kako je

prikazano u tabeli 5.

Ulaganja u ove kapacitete zavisi e od dravnog podsticanja gradnji energetskih

kapaciteta na bazi obnovljivih izvora energije shodno zakonskoj regulativi koja bi

trebalo da privu e kapital privatnih investitora.

U e e malih hidroelektrana u elektroenergetskom sistemu

Elektroenergetski sistem Srbije ima na raspolaganju ukupni neto instalisani kapacitet

od 8.789W, od ega u termoelektranama 5.608 MW (63,8%) i u hidroelektranama

3.181 MW (36,2%). Ukupna godinja proizvodnja elektri ne energije u 2000. godini

bila je 31.564 GWh.

Ukoliko bi svi kapaciteti planiranih malih hidroelektrana bili izgra eni, a postoje i

kapaciteti ostali nepromenjeni, relativno u e e malih hidroelektrana u ukupnoj

instalisanoj neto snazi bilo bi samo 5,3%. Me utim, u periodu do 2010. godine ra una

se na rast potronje i cena elektri ne energije, to moe da prouzrokuje pove anje

interesovanja privatnih investitora za gradnju novih kapaciteta. U toku je priprema

gradnje novih i pove anje snage postoje ih hidroelektrana. Proto na hidroelektrana

Brodarevo treba da bude u pogonu od 2008. godine, a njena predvi ena instalisana

snaga je 51 MW sa prose nom godinjom proizvodnjom od 190 GWh. U gornjem

toku Ibra gradi e se elektrana Ribari i snage 46,7 MW i proizvodnje od

76GWh/god. Na jo nekoliko objekata e se izvriti pove anje instalisane snage ili

pove anje dotoka i akumulacija vode. Priprema i gradnja hidroelektrana je dug

proces, a investiciona sposobnost privatnih investitora ne e brzo rasti pa se o ekuje da

u slede ih desetak godina bude realizovano maksimum polovina potencijala malih

- 41 -

vodotokova. Na manje interesovanje za male hidroelektrane uti e i to to postoji

zna ajan deo neiskori enog hidropotencijala za gradnju ve ih kapaciteta koji su

specifi no jeftiniji. Na taj na in relativno u e e malih hidroelektrana bi bilo jo

manje, tim pre to se do 2010. godine ra una na putanje u pogon novih kapaciteta

termoelektrana preko 1.000MW da bi se doma om proizvodnjom mogla podmiriti

potronja i izbegao uvoz elektri ne energije. Me utim, iako manje zna ajan u

energetskom smislu, zna aj malih hidroelektrana je strateki mnogo ve i, kako sa

stanovita sigurnosti snabdevanja lokalnih potroa a elektri nom energijom

proizvedenom iz obnovljivih izvora koji ne ugroavaju ivotnu sredinu za razliku od

velikih sistemskih termoelektrana na ugalj, tako jo vie sa stanovita zapoljavanja

doma ih kapaciteta za proizvodnju opreme i izvo enje radova.

Ukupni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana u Srbiji

Investicije i direktni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana

Energetski zna aj procene registrovanog hidropotencijala vodotokova na teritoriji

Srbije ukazuje da je mogu e izgraditi 867 malih hidroelektrana ukupne instalisane sna

ge 453 MW i godinje proizvodnje od 1.600 GWh. Za ovaj obim proizvodnje

elektri ne energije u termoelektranama bi trebalo da se utroi 2,3 miliona tona lignita

ili 400.000m3 prirodnog gasa iz uvoza. Male hidroelektrane bi ovako gledano

utedele godinje oko 52 miliona USD. Da bi se ostvario ovako ambiciozan plan

potrebno je za svaku pojedina nu lokaciju nuno raspolagati odgovaraju om

tehni kom dokumentacijom koja obuhvata detaljnu analizu svih karakteristika, kako

bi bio obezbe en najbolji izbor agregata, mainske i elektro opreme. Na taj na in bi se

dobio najbolji odnos ulaganja sredstava u opremu i gra evinske radove. Takva

dokumentacija za sada ne postoji za ove objekte pa je zbog toga teko proceniti

mogu nost investiranja.

Indirektni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana

Polaze i od toga da za pogon koristi obnovljiv izvor energije, svaka, pa i mala

hidroelektrana zamenjuje potronju uglja (oko 1,4 kg po svakom kWh proizvedne

elektri ne energije) ili prirodnog gasa, te je u funkciji odrivog razvoja ne samo u

pogledu o uvanja postoje ih prirodnih resursa, ve i u pogledu zatite ivotne sredine

od emisije oksida sumpora i azota i oksida ugljenika. Ovi gasovi sa efektom staklene

bate izazivaju globalno zagrevanje i prete da izazovu nepovratni proces promene

klime na Zemlji. Zna ajni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana mogu

nastati i zbog relativno velikog doma eg u e a radne snage i industrije, prakti no bez

- 42 -

uvoza opreme iz inostranstva. Doma e u e e u ovakvim malim projektima je mnogo

verovatnije i ve e nego to je u slu aju velikih postrojenja.

Dinamika i efekti gradnje malih hidroelektrana

Ekonomska situacija u Srbiji ne ide na ruku razvoju i investiranju u obnovljive izvore

energije i to e se odraziti u budu nosti pove anim uvozom energenata i ve im

zaduivanjem. U takvoj situaciji do 2005. godine mogao bi da bude priveden

eksploataciji samo jedan manji deo (10 - 15%), a do 2010. godine jo 40 - 60%

raspoloivog hidro potencijala. Sama injenica da se radi o relativno velikim

po etnim ulaganjima jasno ukazuje da je inicijativa drave neophodna i da je

prvenstveno potrebno doneti i sprovesti zakonsku regulativu uz finansijski podsticaj.

Dravi treba da bude najve i interes upravo u indirektnim efektima koji e se ogledati

u smanjenju uvoza elektri ne energije, kori enje obnovljivih izvora energije radi

uvanja neobnovljivih i smanjenja zaga ivanja ivotne sredine, regulisanje

vodotokova i zapoljavanje doma e industrije. Cena elektri ne energije u Srbiji u

budu nosti treba znatno da poraste i tada direktni efekti u periodu eksploatacije od 50

godina mogu da budu mnogostruko ve i.

- 43 -

Geotermalna energija

Geotermalna energija je svuda ispod nas. Negde je lako dostupna ili sama izlazi na

povrinu zemlje u obliku tople vode ili pare, a negde je na velikoj dubini i prakti no

nedostupna. Istraivanja su pokazala da Srbija ima zna ajne mogu nosti za kori enje

geotermalne energije i da u budu nosti treba planirati njeno ve e u e e u

energetskom bilansu. Postoje i rezultati pokazuju da bi se sa intenzivnim programom

razvoja geotermalnih resursa mogao do 2015-te godine da postigne nivo zamene od

najmanje 500.000 tona uvoznih te nih goriva godinje. Geotermalna energija u Srbiji

se simboli no koristi, smo sa 86 MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u

bogatije zemlje. Njeno kori enje i eksploatacija moraju postati intenzivniji jer na to

- 44 -

primoravaju slede i faktori: tenzije naftno-energetske neravnotee, neminovna

tranzicija na trinu ekonomiju, stalni porast deficita fosilnih i nuklearnih goriva,

pogoravanje ekoloke situacije i porast trokova za zatitu okoline. Najve i zna aj za

Srbiju ima e direktno kori enje geotermalne energije za grejanje i toplifikaciju

ruralni