Alternativni izvori energije

Kragujevac, novembar 2012.

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

Pod pojmom obnovljivi izvori energije (OIE) podrazumevaju se izvori energije koji se nalaze u prirodi i obnavljaju se u celosti ili delimično,a tu se ubrajaju:

- energija vetra,- neakumulirana sunčeva energija, - biomasa, - geotermalna energija,-energija vodotokova i dr.


UVOD

Korišćenje ovih izvora doprinosi efikasnijem korišćenju sopstvenih potencijala u proizvodnji energije, smanjenju emisija "gasova staklene bašte", smanjenju uvoza fosilnih goriva, razvoju lokalne industrije i otvaranju novih radnih mesta.


Tehnički iskoristiv energetski potencijal navedenih OIE u Republici Srbiji, veoma je značajan i procenjen je na preko 4,3 miliona tona ekvivalentne nafte (toe) godišnje - od čega se oko 2,7 miliona toe godišnje nalazi u iskorišćenju biomase, 0,6 miliona toe godišnje u neiskorišćenom hidropotencijalu, 0,2 miliona toe godišnje u postojećim geotermalnim izvorima, 0,2 miliona toe godišnje u energiji vetra i 0,6 miliona toe godišnje u iskorišćenju sunčevog zračenja.

ENERGIJA VETRA

Vetar je posledica Sunčevog zračenja (manje od 3%) ,a energija vetra je transformisani oblik sunčeve energije u vidu kinetičke energije koju poseduje vazduh koji struji. Količina energije uglavnom zavisi od brzine vetra, ali i od geofizičkih karakteristika tla.

Moderno korišćenje energije vetra za dobijanje električne energije ozbiljnije je započelo tek nakon svetske naftne krize 1973.godine.

Nakon toga, u nizu zemalja dolazi do užurbanih aktivnosti na iskorišćenju energije vetra u proizvodnji struje. Razvoj se uglavnom ubrzava posle 2000.godine i trenutno ovaj segment OIE ima rast od oko 20-30% godišnje,kao najzastupljeniji alternativni izvor energije na svetu.


Električna energija iz vetra se proizvodi u generatorima koje pokreće trokraka turbina postavljena uz vetar, a princip rada se pojednostavljeno može nazvati "obrnutim od ventilatora": vetar pokreće turbinu koja pokreće osovinu spojenu na generator i to okretanje proizvodi električnu energiju. Velike industrijske turbine mogu imati prečnike preko 100m, i snagu čak i do 1,5 MW.


Velike vetrenjače često se instaliraju u vetro-park koji predstavlja elektranu na vetar i preko transformatora se spaja na električnu mrežu. Usprkos povećanoj ukupnoj efikasnosti, veliki problem predstavlja pravilan izbor lokacije , jer je potrebna velika površina gde duvaju relativno jaki i, što je možda i najvažnije, stalni vetrovi. Za svaku moguću lokaciju potrebno je pre gradnje napraviti opsežna istraživanja godišnjih kapaciteta vetra u cilju proračuna nominalne količine energije .

http://www.izvorienergije.com/pictures/videos/eu_20_percent_of_renewable_energy_by_2020/wind_park.jpg


UN su takođe uključene u razvoj energije vjetra kroz SWERA projekt (Solar Wind and Energy Resource Assessment) koji je usmeren ka lociranju područja podobnih za iskorišćavanje energije vetra i kreiranje mapa mogućih područja za postavljanje vetro-parkova širom sveta.

Prednosti: vetro-parkovi ne troše nikakvo gorivo, pri proizvodnji struje nema nikakvih otpadaka niti se stvaraju gasovi staklene bašte, zauzete površine mogu se normalno koristiti u poljoprivredi, vetrogeneratori su dobar način da se od mreže udaljeni potrošači snabdevaju električnom energijom. Mane: vetar je neujednačen i nema ga uvek,pa tada vetrogeneratori ili ne rade ili daju manju snagu, njihov rad proizvodi stalan, slab i neprijatan šum, a najpogodnija mesta su obično na obalama mora i reka ili u planinama, pa je u prvom slučaju zakup zemlje skup, a u drugom je povećano ulaganje u izgradnju.

ENERGIJA SUNCA

Energija Sunca predstavlja jedan od najznačajnijih obnovljivih izvora energije jer se njenim korišćenjem ne remeti značajno ravnoteža toka materije i energije u prirodi, a i produkcija odnosno proizvodnja energije se može odvijati istom brzinom kojom se i troši.


Uprkos ogromnom potencijalu, solarnom energijom trenutno se pokriva vrlo mali procenat energetskih potreba čovečanstva, kako zbog slabe razvijenosti odgovarajućih tehnologija tako i zbog visoke cene potrebne opreme.

solarnih kolektora (pretvaraju sunčevu energiju u toplotnu) odnosno apsorbuju energiju Sunca preko solarnih ploča u kojima se zagreva potrošna voda ili voda potrebna za zagrejavanje prostora.


Osnovni načini direktnog iskorišćenja energije Sunca mogu biti preko:

Sunce nam svakog sata pošalje toliko energije koliko celokupno stanovništvo Sunce nam svakog sata pošalje toliko energije koliko celokupno stanovništvo Zemlje potroši u jednoj godini, stoga ovakva investicija spada u trajno rešenje Zemlje potroši u jednoj godini, stoga ovakva investicija spada u trajno rešenje dobijanja električne energije koja je apsolutno besplatna. dobijanja električne energije koja je apsolutno besplatna.

solarnih (fotonaponskih) panela koji direktno pretvaraju sunčevu energiju u električnu. Sunčeva energija u obliku fotona dolazi u kontakt sa solarnom ćelijom pri čemu joj predaje svoju energiju, što dalje doprinosi kretanju elektrona prema negativnoj strani odnosno nastanku jednosmerne struje.


solarnih koncentratora (sistema solarnih ogledala) koji se uglavnom koriste u velikim energetskim sistemima. Fokusiranjem sunčeve svetlosti pomenutim sistemom ogledala dolazi do stvaranje ogromne količine toplote koja se kasnije u standardnim generatorima pretvara u električnu energiju.


Sunčevo zračenje je tih, čist i pouzdan izvor energije, ali je nepovoljno s obzirom na to da zračenja nema u toku noći, i da je manje intenzivno tokom zime kada je potrošnja energije najveća. Postrojenja mogu raditi samo u toku dnevnog ciklusa, što se ne poklapa sa ritmom potražnje energije. Moraju se graditi dodatna postrojenja ili osigurati akumulacija energije pomoću koje bi se vršilo eventualno naknadno snabdevanje potrošača.

Snaga zračenja Sunca koja dođe na površinu Zemlje, a koja bi se mogla energetski iskorišćavati, znatno se menja tokom dana, a njene promene zavise od godišnjeg doba i položaja obasjane površine.

U Srbiji je ona u proseku oko 3.5kWh/m2 na dan, uzimajući u obzir godišnji prosek.

ENERGIJA IZ BIOMASE

Biomasa predstavlja biorazgradivi deo proizvoda, otpada i ostataka u poljoprivredi (uključujući biljne i životinjske supstance), u šumarstvu i pripadajućoj industriji, kao i biorazgradivi deo industrijskog i gradskog otpada

U tabeli je definisan opis materijala koji spadaju ili ne pod pojam "biomasa" u smislu korišćenja obnovljivih izvora energije.


Generalno,u zavisnosti od agregatnog stanja, biomasa se može podeliti na:•Čvrstu (briketirana biomasa, peletirana biomasa)•Tečnu (bioetanol, biometanol i biodizel)•Gasovitu (biogas, deponijski otpad...).


Prema sirovini koja se koristi za dobijanje biomase, postoje:• Biomasa iz drvne industrije (ostaci i otpad pri obradi drveta)• Poljoprivredna biomasa (ostaci agrokultura)• Energetski zasadi (brzorastuće drveće, uljarice, zelene alge,i dr. )•Biomasa sa farmi životinja (životinjski izmet, spaljivanje lešina)•Biogoriva (etanol, biodizel, )•Gradski otpad (zeleni deo iz parkova i vrtova, mulj iz kolektora otpadnih voda).

Biorazgradivost biomase u tlu je izvrsna jer gotovo 95% materije biomase se razgradi za 28dana.

Prerada biomase se vrši sa ciljem dobijanja pogodnijeg oblika za transport, skladištenje i upotrebu.

Biomasa, kao obnovljivi izvor energije, konvertuje se u biogas uz pomoć metanogenih bakterija koje učestvuju u procesu biološke razgradnje materijala u anaerobnim uslovima (anaerobna digestija).


Biogas (barski, deponijski, močvarni gas) je mešavina metana(50–75)%, ugljendioksida (25-60)% i 2% drugih gasova (vodonik, vodonik-sulfid, azot) i nastaje fermentacijom organskih supstanci, (stajnjak, mulj iz otp. voda,gradski čvrsti otpad i slično), pri anaerobnim uslovima.

Proizvedeni biogas se skuplja u gasnom rezervoaru, odakle se zatim prosleđuje u gasni motor. Korišćenjem generatora, mehanička energija gasnog motora se pretvara u električnu energiju.


Pri korišćenju biomase smanjena je emisija štetnih gasova u atmosferu, štiti se biljni i životinjski svet, pri sagorevanju se dobija tzv.”čisti” pepeo.Nedostaci se ogledaju u problemima pri sakupljanju, pakovanju i skladištenju, periodičnosti nastanka ,kao i visokim investicijama postrojenja za preradu, pripremu i sagorevanje biomase.


GEOTERMALNA ENERGIJA Pod geotermalnom energijom se podrazumeva

toplota kojom raspolaže Zemlja u slojevima ispod svoje površine, a čiji intenzitet temperature raste sa dubinom - udaljenošću od površine. Geotermalne elektrane koriste paru iz rezervara tople vode na nekoliko kilometara ispod površine zemlje.

Postoje tri vrste geotermalnih elektrana: suva para, blještava para i binarni krug.Elektrane na suvu paru koriste paru, koja se cevima dovodi do elektrane iz podzemnih izvora.Elektrane na blještavu paru koriste geotermalne rezervare vode T>182°C. Ona teče kroz podzemne bunare pod visokim pritiskom. Kako ide prema površini pritisak se smanjuje, i voda ključa stvarajući paru. Para se odvaja od vode i koristi se za pokretanje turbina. Sav ostatak vode se vraća nazad u rezervoar, što ovo čini održivim resursom.

Ekonomski i energetski najefikasniji sistem za grejanje i hlađenje prostora je toplotna pumpa.

Elektrane koje koriste binarni krug, koriste vodu T=(107-182)°C. Topla voda zagreva drugi fluid (u nezavisnom zatvorenom sistemu),koji se pretvara u paru i pokreće turbine.


Sistem grejanja toplotnim pumpama sastoji se od: - izvora toplotne energije, - toplotne pumpe, i -sistema za distribuiranje toplotne energije.


Postoje tri vrste toplotnih pumpi, u zavisnosti od tipa toplotnih izvora: zemlja/voda,voda/voda, vazduh/voda.

1.Toplotna energija iz okoline T=(7-14)°C ulazi u isparivač pumpe gde gas R407c preuzima tu energiju. 2. Gas ulazi u kompresor i podiže se na viši pritisak što dovodi do povećanja njegove temperature T=(90-95)°C.3. Unutar zatvorenog sistema izmenjivač toplote vrši predavanje toplote gasa na sistem za grejanje.4. Zahvaljujući predaji toplotne energije dolazi do pada temperature i pritiska na početnu vrednost i proces počinje ponovo.

Princip rada toplotnih pumpi je sledeći:


Horizontalne sonde se postavljaju na dubinama (1,8-2)m pri minimalnom međusobnom rastojanju od 3m, a vertikalne na dubinama preko 30m.

Toplotna pumpa voda / voda iskorišćava energiju podzemnih voda ,jer voda na dubini od 20m i više ima gotovo konstantnu temperaturu tokom čitave godine koja se kreće u intervalu od 13 °C do 14 °C .

Toplotna pumpa zemlja – voda , radi na principu preuzimanja i predaje toplote iz tla i to pomoću horizontalno ili vertikalno postavljenih kolektora.

Početkom jeseni, zemlja na dubini do 2m je oko 15°C,a krajem zime je oko 5°C, dok je na većim dubinama (20m i više) konstantna i iznosi oko 10°C .


Toplotna pumpa vazduh / voda efektivno može raditi do -20ºC spoljašnje temperature i opremljena je električnim grejačem koji će pružiti podršku toplotnoj pumpi kada temperatura spoljnjeg vazduha nije dovoljna, a što je veoma redak slučaj.

Geotermalna energija se najbolje koristi sa podnim grejanjem, koje zahteva vodu niske temperature za grejanje kuće.

Ovakvi sistemi omogućavaju pored grejanja i hlađenje u letnjem periodu, što donosi uštedu u invensicionom ulaganju jer korišćenjem toplotne pumpe postižete i grejanje i hlađenje objekta.

Od 100% energije koju generiše toplotna pumpa 75-80% je besplatno jer dolazi iz okolnog okruženja, a samo 20-25% energije dolazi iz električnih izvora koji se plaćaju.


ZAKLJUČAK

Pored ekološkog, upotreba obnovljivih izvora energije ima i ekonomski značaj - može doprineti smanjenju uvoza fosilnih goriva, razvoju lokalne industrije i otvaranju novih radnih mesta, ali i omogućiti uštede domaćinstvima

Obnovljivi izvori energije OIE, predstavljaju neiscrpan prirodan vid energije svuda oko nas i obnavljaju se u celini ili delimično. Kao takvi ne predstavljaju ekološku pretnju za čovečanstvo, jer ne utiču na stvaranje efekta staklene bašte i klimatske promene.

Koristi za životnu sredinu:Tehnologije obnovljivih izvora energije su čiste, i imaju mnogo manji štetni uticaj na okolinu od konvencionalnih energetskih tehnologija.

Energija za decu naše dece:Obnovljivi izvori energije nikada neće nestati. Nikada. Ostali izvori energije su konačni i jednog dana će biti potrošeni.


Upotrebom obnovljive energije, dajemo svoj doprinos očuvanju prirode!

Sačuvajmo je zajedno!


Documents

Alternativni izvori energije