DPEE – pitanja za ispit:

1. Podjela energetskih oblika

Oblici energije obuhvataju izvore i vrste energije, a ovisno o mjestu u procesima pretvorbe mogu se podijeliti:

Primarni oblici energije – dobijaju se direktno iz prirode i nisu prošli nikakav proces pretvorbe:

neobnovljivi: sirova nafta, kameni i mrki ugalj, zemni plin, nuklerana goriva obnovljivi: energija Sunca, vjetra, vodenih tokova, ... Pretvorbeni oblici energije – raznim tehničkim postupcima pretvorbe

(energetskim transformacijama) dobiveni iz primarnih. U procesima pretvorbe im se mijenjaju hemijske i/ili fizikalne osobine u odnosu na primarne. U takvom obliku se uglavnom ne koriste, već se dalje pretvaraju u korisne oblike.

Primjeri: rasplinjavanje - pretvorba ugljena u plinove; destilacija - pretvorba sirove nafte u derivate, nuklerane reakcije - pretvorba nuklearne u unutrašnju/ toplotnu energiju...

Korisni oblici energije – dio energije koji se dobije nakon oduzimanja svih gubitaka koji nastaju pri procesima prerade, pohrane i prijenosa. Krajnjem je korisniku na raspolaganju u njemu najprikladnijem obliku. Primjeri: toplotna energija, mehanička energija, hemijska energija, energija za rasvjetu...

2.Prednosti i nedostaci konvencionalnih i nekonvencionalnih izvora energije

Prednosti nekonvencionalnih izvora energije:

Obnovljivost pojedinog izvora energije, Nema utroška energije pri pri dobivanju izvornog oblika, Lokalno opterećenje okoliša emisijom štetnih tvari ili bukom na mjestu

pretvorbe nekonvencionalnog u iskoristiviji oblik energije općenito je maleno, Mogućnost raspršene (disperzirane) primjene, Smanjuje se energetska uvozna ovisnos Korist za sistem: usklađenim dimenzioniranjem snižava se prosječno

opterećenje nadređenih električnih mreža a time i gubici u tim mrežama, Povećanje domaćeg zapošljavanja, Znatan rezerva u konvencionalnom sistemu, i sl.

Nedostaci nekonvencionalnih izvora energije:

Korištenje vjetra izaziva buku i pokretnu sjenu za sunčanog vremena na tlu, Izgaranje biomase izaziva emisiju plinova,

Lokalno vizuelno opterećenje okoliša VE može biti značajno,

Izgradnjom većeg fotonaponskog postrojenja na slobodnom tlu može se zauzeti velika površina, zauvijek opterećujući panoramu,

Relativno nizak stepen djelovanja kod pretvorbe u el.energiju,

Relativno kratko trajanje iskorištenja instalirane snage, Velike oscilacija prirodnog dotoka, i sl.

3. Pojam distribuirane proizvodnje električne energije

Savremeni termin distribuirane proizvodnje znači izvor električne energije koji se proizvodi u blizini mjesta korištenja. To može biti napajanje iz solarnog panela na krovu kuće ili veliko postrojenje za kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije koje napaja industrijski park. Ova široka definicija obuhvata mikro turbine izlazne snage nekoliko kW i velike elektrane za kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije izlazne snage nekiliko stotina MW. Tako se ovaj pojam može dalje skratiti i ograničiti na proizvodna postrojenja priključena na distributivnu mrežu. Moguće je izvršiti i ograničenje u odnosu na instalisanu snagu proizvodne jedinice.

U distribuirane generatore spadaju:

- mikro turbine i klipni motori na dizel ili plin

- male elektrane na biomasu

- male hidroelektrane

- male elektrane na vjetar

- male elektrane na Sunčevu energiju (FNE)

- mala kogeneracijska postrojenja u kojima se istovremeno proizvodi električna i toplotna energija

- gorivne ćelije.

Klipni motori na dizel ili plin i plinske turbine dugo vremena su činile većinu kapaciteta koji se instaliraju. Također, istovremeno dok se uvode nove tehnologije DG kao npr. mikroturbine, starije tehnologije kao što su klipni motori se poboljšavaju. Gorivne ćelije se vide kao potencijalne tehnologije budućnosti. Troškovi izgradnje fotonaponskih sistema, negdje su još uvijek visoki, ali se očekuje da će i dalje padati u narednim godinama.

4.Vrste distribuiranih generatora

Distribuirani generatori se ra zlikuju po vrsti energenta koji koriste. Ovdje su navedene neke

vrste distribuiranih generatora koji su trenutno najč ešće u upotrebi u svijetu:

- kombinovane toplane-el ektrane (kogeneracija)

- male hidroelektrane

- vjetroelektrane na kopnu

- vjetroelektrane na moru

- solarne elektrane

- gasne elektrane (na prirodni zemni gas)

- elektrane koje koriste biomasu (biomasa – drvo, slama i ostale materije organskog

porjekla)

- elektrane koje koriste biomasu - biogas (biogas se dobija raspadanjem organskih

materija)

- geotermalne elektrane

5.Klipni motori

Bili su najčešće korištena tehnologija za distribuiranu proizvdnju:

- dokazane tehnologije

- niski kapitalni troškovi

- velik raspon snaga

- sposobnost brzog pokretanja

- relativno visoka električna učinkovitost pretvorbe (do 43% za velike

dizelske sisteme)

- visoka pouzdanost

Ove karakteristike, u kombinaciji sa sposobnostima motora da se pokrene tokom nestanka električne energije, učinili su ih glavnim izborom za hitnu opskrbu električnom energijom (ili postrojenjima u pričuvi). Predstavljaju najviše korištenu opremu za napajanje snage ipod 1 MW. Koriste se motori na :

- na plin: uglavnom na prirodni plin, rijeđe bioplin ili deponijski plin

- na dizel gorivo, ali također može biti pogonjen i ostalim derivata poput teško loživog ulja ili biodizela.

Glavni nedostaci su:

- buka

- skupo održavanje

- visoke emisije, posebno NOx (emisije je moguće smanjiti ali uz smanjenje efikasnosti, promjenom procesa izgaranja)

6.Gasne turbine

Male industrijske gasne turbine od 1 MW do 20 MW se obično koriste u CHP postrojenjima. Posebno su učinkovite kada je potrebna viša temperatura pare nego što to može biti proizvedeno u klipnim motorima. Troškovi održavanja su nešto niži nego kod klipnih motora, ali isto tako je i efikasnost električne pretvorbe. Emisije su nešto niže nego kod klipnih motora, a tehnologije kontrole NOx su komercijalno dostupne.Gasne turbine mogu biti bučne.

7.Prednosti distribuirane elektricne energije

Pozitivni aspekti distribuirane proizvodnje električne energije:

smanjenje gubitaka električne energije (manje/nema transformacija, kraći vodovi) veća sigurnost napajanja potrošača električnom energijom mogućnost isporuke viška električne energije u mrežu smanjenje nivoa štetnih izduvnih gasova smanjenje ukupnog opterećenje distributivnog sistema otvaranje novih radnih mjesta

smanjenje rasta uvoznih energetskih resursa velike količine distribuirane proizvodnje mogu smanjiti potrebu za većim kapacitetom

centralne proizvodnje - itd.

8.Negativni aspekti distribuirane proizvodnje električne energije

distributivna mreža prelazi iz pasivne, radijalne u aktivnu mrežu usložnjavanje procesa vođenja i upravljanja usložnjavanje procesa regulacije napona (“nepravilan” koncept) može izazvati rast distributivnih gubitaka

.

9. Načini priključenja distribuiranih generatora na elektrodistristributivnu mrežu

10. Minimalni tehnički zahtijevi koje mora ispuniti DG kako bi se priključio na elektrodistributivnu mrežu

11. Osnovni kriteriji za priključenje DG na elektrodistributivnu mrežu

12. Kriterij dozvoljene snage

13. Kriterij dozvoljenih struja viših harmonika

14. Kriterij flikera

15. Paralelan pogon DG sa EDS

16. Kontrola kvaliteta električne energije iz DG

17. Nabrojati parametre kvalitete električne energije

Parametari kvalitete električne energije prema EN 50160 su:a) mrežna frekvencija b) veličina napona c) promjene napona d) treperenje napona e) propadi napona f) kratkotrajni prekidi napona g) duži prekidi napona h) privremeni mrežni prenaponi između faznih vodiča i zemlje i) impulsni prenaponi između faznih vodiča i zemlje j) nesimetrija napona k) naponi viših harmonika l) naponi međuharmonika m) signalni naponi

18. Radi čega dolazi do gubitaka u elektroditributivnoj mreži, prilikom priključenja distribuiranih generatora?

18. Gubici nastaju jednim djelom zbog neadekvatnog tehničkog rješenja priključenja elektrana na mrežu, dok drugim dijelom ti su gubici izazvani nedozvoljenim režimom rada elektrane.

19. Šta su tzv. feed - in tarife i zašto se uvode?

20. Fizikalne osnove primjene energije vjetra

Od 1% do 2% energije koja dolazi od Sunca se pretvara u vjetar.

Pod pojmom vjetar najčešće se podrazumijeva vodoravna komponenta strujanja zračnih masa, nastala uslijed razlike u gustoći zraka, tj. razlike temperatura, odnosno prostorne raspodjele pritiska.

Nastaje radi nejednolikog zagrijavanja atmosfere sunčevom toplotom, nehomogenosti zemljine površine i njene rotacije.

Brzina i smjer vjetra u nekoj prostornoj tački određeni su:

- djelovanjem općih baričkih sistema (globalna cirkulacija)

- lokalnim uticajima (trenje, orografija i transfer topline tlo/zrak)

Radi opisanih uticaja, vjetar je izrazito promjenjiv - prostorno i vremenski.

Vremenska promjenjivost na skali od djelića sekunde do godine i duže. Prostorna promjenjivost na skali od mm naviše (horizontalno i vertikalno).

21. Izbor lolacije za mjerenje vjertopotencijala

Za planiranje i uspješno izvođenje dobrih projekata vjetroelektrana, neophodna je dobra procjena vjetropotencijala. U tome poslu je od velike važnosti:

- učinkovit izbor mikrolokacije mjerenja (referentna tačka)

- montaža mjerne stanice sa odgovarajućom mjernom opremom (standard)

- održavanje mjerne stanice

- analiza podataka o karakteristikama vjetra

Lokacija bez prepreka (stambeni objekti, drveće, stijene) koje bi mogle stvarati zavjetrinu i usporiti ili ometati kretanje vjetra.

Mikrolokacija koja je najreferentnija za makrolokaciju na kojoj se planira mjerenje karakteristika vjetra (kompleksni/ravničarski tereni)

Poželjna je pristupačnost, prostranost, blizina elektroenergetske mreže, da nije u neposrednoj blizini naseljenog mjesta, niti u okviru neke zaštićene prirodne zone.

Lokacije na visokim nadmorskim visinama također mogu stvarati probleme prilikom procesa mjerenja vjetropotencijala, radi niskih temperatura.

22. Mjerenje vjetropotencijala

23. Parametri vjetropotencijala

Brzina vjetra (određuje se pomoću anemometara koji su pričvršćeni na stubove, približno

na visini osi na kojoj će se nalaziti vjetroagregati)

Srednje dnevne brzine vjetra

Ruža vjetrova (smjerovi iz kojih pušu vjetrovi)

Raspodjela brzine vjetra

Dugoročna gustoća zraka na lokaciji

Intenzitet turbulencije vjetra na lokaciji

Atmosferski pritisak zraka

Temperatura zraka

Vlažnost zraka, i sl.

25. Različiti načini podjela vjetroturbina

Podjele vjetroturbina:

Prema osi rotacije Prema broju lopatica Prema načinu regulacije Prema vrsti pogona

Sa horizontalnom (vodoravnom) osovinom: Visok stepen tehničke razvijenosti Dosežu snage od nekoliko MW Optimalni energetski koeficijent iskoristivosti rotora sa tri lopatice je malo veći od rotora sa dvije lopatice Postavljanje na visoke tornjeve omogućava pristup većim brzinama vjetra Položaj lopatica poboljšava stabilnost Mogućnost zakreta lopatica, što daje veću kontrolu, omogućuje namještanje optimalnog ugla Mogućnost fiksacije lopatica u oluji, što minimizira potencijalnu štetu

Sa vertikalnom (okomitom) osovinom:

Mogućnost iskorištenja energije vjetra iz različitih smjerova, pogodna na lokacijama gdje je smjer vjetra promjenjiv Vjetraturbina ne treba biti uperena direktno u vjetar da bi bila učinkovita Mogućnost postavljanja bliže tlu bez visokih tornjeva, jeftinija izvedba Pristupačnije i lakše održavanje Radi visine, manje energije raspoloživo za transformaciju (iskoristivost u rangu 50% iskoristivosti turbina sa horizontalnom osom vrtnje) Turbulentnije strujanje zraka radi blizine tla i drugih objekata

Prisustvo turbulencije i subvibracija dovodi do bržeg trošenja ležajeva i kraćeg životnog vijeka Moraju biti postavljene na relativno ravan dio tla, mnoge lokacije prestrme Većina ima veoma mali početni okretni moment, pa trebaju vanjski izvor energije da započnu okretanje

26. Sastavni dijelovi vjetroagregata

Osnovni dijelovi vjetroagregata su: stub / toranj gondola sa rotorom i lopaticama / elisama generator transformator sistem kontrole brzine temelj.

Na osovinu vjetroturbine je vezan generator: indirektno preko prenosnika direktno

Generator može biti: asinhroni (češće, jeftiniji) sinhroni (skuplji ali bolji obzirom na pogonske

karakteristike)

Još neki dijelovi su: Anemometar, Pokazivač smjera vjetra, Kontroler, Mjenjač brzine, Sporohodna osovina, Brzohodna osovina, Disk kočnica, i sl.

27. Osnovne funkcije sastavnih dijelova vjetroagregata

Rotor vjetroturbine se sastoji od glave na koju su pričvršćene lopatice koje u pravilu imaju uređaje za zakretanje oko vlastite osi. Rotor vjetroturbine priključen je na električni generator koji mehaničku energiju vjetra pretvara u električnu. Kućište vjetrogeneratora sastoji se od ležajeva i nosača sporohodne osovine, mjenjačke kutije sa zupčanicima, brzohodne osovina s pomoćnom kočnicom te generatora. Temelj je dio VE kojim se ona oslanja na podlogu i preko koje se prenose opterecenja. Glavni zadatak mu je da Osigurava stabilnos stuba, tj. sprječava prevrtanje čitave VE. Temelj vjetrogeneratora nosi cjelokupni vjetrogenerator i osigurava njegovu stabilnost. Lopatica je dio na kojemu dolazi do pretvorbe kinetičke energije vjetra u kinetičku energiju vrtnje rotora. Distribuirana proizvodnja električne energije

Glavina je dio rotora preko kojeg su lopatice krut ili fleksibilno povezane sa vratilom. Vratilo služi za prenos okretnog momenta od glavine do električnog generatora.

Električni generator služi za pretvaranje kinetičke energije vrtnje brzohodnog vratila u električnu energiju i predstavlja krajnji element pretvorbe energije u VE. Regulacijski sistem predstavlja skup sistema koji služe za upravljanje mehaničkim dijelovima u vjetroelektrani, kao što su: Sistem za zakretanje kućišta

Sistem za aerodinamičku regulaciju brzine vrtnje

Sistem mehaničkog kočenja

Nadzorno-upravaljački i komunikacioni sistem

28. Zaštita vjetroturbina od atmosferskih pražnjenja

Najčešće se postavljaju u priobalnim područjima i područjima na većim nadmorskim visinama. Predstavljaju složene električne i elektroničke instalacije, koncentrisane na relativno malom području. Izolirana područja povećavaju vjerovatnoću atmosferkih pražnjenja preko vjetroturbina. Atmosferska pražnjenja preko vjetroelektrane mogu dovesti do oštećenja lopatica, vatre, smetnji u kontrolnim i komandnim krugovima.

Lopatice:

dužine do 50 m

izrađene od plastike ojačane fiberglasom ili fiber-karbonskim vlaknima

Iako su sačinjene od električki izolacijskog materijala, čine pogodno mjesto za atmosferska pražnjenja. Sve do ranih 1990-ih godina većina proizvođaca lopatica nije koristilo zaštitu od atmosferskih pražnjenja, jer atmosferska pražnjenja nisu predstavljala veliki problem za male vjetroelektrane tog vremena.

Dvije elektrode prstenastog oblika s prečnikom od nekoliko metara. Jedna je postavljena vertikalno na istureni konus, a druga horizontalno na vrh tornja ispod kućista turbine. Električno polje među prstenovima doseže visoke vrijednosti i prouzrokuje iskrenja medju njima. Struja se dalje prostire nižim prestenom i uzemljivačkim vodom.

29. Princip rada mHE

Potencijalna energija vode pretvara se u kinetičku energiju vode koja se dovodi turbini kroz kanale, odnosno cjevovode. Kinetička energija vode u pokretu se, rotacijom turbine, pretvara u mehaničku energiju. Mehanička energija rotirajuće turbine se pretvara u električnu energiju u generatoru s kojim je mehanički povezana osovinom. Kako je cilj hidroelektrane pretvaranje potencijalne energije volumena vode (koja teče radi postojanja visinske razlike, pri čemu mHE koristi prirodni ili “umjetni” – konstrukcijski stvoren pad vodotoka) u električnu energiju, snaga elektrane je proporcionalna s protokom i padom.

30. Sastavni dijelovi mHE i njihove osnovne funkcije

Sistem (male) HE se sastoji od svih objekata i dijelova koji služe za sakupljanje, dovođenje i odvođenje vode, za pretvaranje mehaničke u električnu energiju, te za transformaciju i razvod električne energije. Osnovni karakteristični dijelovi: - brana, pregrada, nasip, prelivni prag - zahvat - dovodni kanal, cjevovod, tunel - strojarnica (turbina, generator...) - odvod vode - riblja staza - priključni dalekovod sa trafostanicomBrana ili pregrada može imati trostruku ulogu: 1. skretanje razine vode s prirodnog toka prema zahvatu 2. povišenje razine vode kako bi se povećao pad 3. stvarenje akumulacije Na lokaciji brane (nasipa) se voda usmjerava u kanal (tunel, cjevovod) prema ulazu u turbinu. mHE su u većini slučajeva protočne (često izgrađene za primjene u izoliranim područjima), te se voda ne akumulira, već se koristi onoliko vode koliko je raspoloživo. mHE rijetko mogu finansijski podnijeti trošak izgradnje veće brane za akumulaciju, pa se obično koristi niska brana (ili nasip) jednostavnije konstrukcije. Konstrukcija može biti od betona, drveta, zidana ili kombinacija navedenog.Zahvat vode ima sljedeće funkcije: 1.prima i usmjerava vodu u cjevovod, odnosno dovodni kanal/tunel, tj. turbinu.

2.minimizira količine ostataka i taloga koji su nošeni dolazećom vodom. Zahvat vode se općenito gradi od armiranog betona, a okna za sprečavanje prolaza smeća se izrađuje od čelika. Zahvat vode se može vršiti na površini vode ili ispod nje. Rešetke služe za zaustavljanje većih mehaničkih nečistoća koje bi mogle začepiti dovodne kanale ili oštetiti turbinu. Prema namjeni se dijele na: •grube (za odvajanje granja, kamenja, pa i cijelih stabala)

•fine (za odvajanje raznog otpada, najčešće vrećica, boca i sl.). Dovod vode čine tuneli/kanali koji omogućavaju tok vode prema turbinama, direktno ili preko cjevovoda. Može biti otvoren (kanal) ili zatvoren (tunel). Izrađuje se od čelika ili betona (kod manjih padova). Na ulazu u njega obvezno se nalazi zaporni organ kojim se sprječava dalje proticanje vode u slučaju pucanja cijevi. Cjevovod je tlačna cijev koja doprema vodu do turbina. Može biti od čelika, željeza, plastike, betona ili drveta. Odvod vode (ispust) je završni dio hidrotehničkog sistema i služi za vraćanje vode u rijeku nakon što je prošla kroz turbine. Može biti izveden kao kanal ili kao tunel. Najčešće se, kao i kanal, iskopava, tako da slijedi konture postojećeg terena. Riblja staza služi za osiguranje nesmetane migracije riba.

Strojarnica je građevina u kojoj su smještene turbine, vratila, generatori, te svi potrebni upravljački i razni pomoćni dijelovi. Ima ulogu da zaštiti elektromehaničku opremu od vremenskih nepogoda. Broj, tip i snaga turbina i generatora, njihova konfiguracija, izvedba pada, te konstitucija lokacije (terena), utiču na oblik i veličinu zgrade.Općenito je minimalne moguće veličine, jednostavnog dizajna s naglaskom na praktičnost, s tim da pruža adekvatnu osnovnu zaštitu, pristup za održavanje i sigurnost. Konstrukcija je betonska ili od nekog drugog lokalno dostupnog građevinskog materijala.Turbina ima zadatak da transformiše kinetičku energiju vode u mehaničku energiju vrtnje vratila turbine, tj. generatora. Postoje različiti tipovi turbina, kako bi se pokrio širok raspon uslova koji proizlaze iz konfiguracije terena, tj. različitih kombinacija protoka i pada. U velikom broju slučajeva, turbine koje se koriste kod mHE su umanjene verzije turbina koje se koriste u velikim HE. Male vodne turbine mogu postići učinkovitost oko 90%. Međutim, pojedini tipovi turbina efikasno rade samo unutar granica određenih protoka i padova, te se pri izboru pogodne turbine o tome mora voditi računa. Kod većine lokacija malih protočnih HE kod kojih protoci variraju značajno, obično se odabiru one turbine koje efikasno rade u širokim granicama protoka (npr. Kaplan, Pelton, Turgo i Crossflow). Turbinski zatvarači se postavljaju neposredno prije ulaza u turbinu, a služe za njegovo zatvaranje u slučaju prekida rada turbine.

31. Kriva trajanja protoka mHE

Tipična kriva trajanja protoka: -Qi je instalisani protok

-Qp% je protok koji stoji na raspolaganju p % vremena, (100-p)% vremena su protoci manji od instalisanog, te će tada trebati provoditi redukciju potrošnje energije

Kriva trajanja protoka

32. Pojam ekološki prihvatljivog protoka

Biološki minimum - Ekološki prihvatljiv protok (EPP) osigurava ekološku ravnotežu i čuva prirodnu stabilnost ekosistema vodotoka. On za određenu dionicu vodotoka ne treba nužno biti definisan kao jedna vrijednost minimalnog protoka koja važi tokom cijele godine. Često se radi o nizu različitih protoka koje treba ispuštati tokom različitih sezona godine. Najčešce su vezani sa svojstvima izabranih bioindikatorskih vrsta. Za to se uobičajeno koriste ribe, te različite vrijednosti EPP-a trebaju zadovoljiti njihove različite potrebe za vodom u otvorenom vodotoku tokom mriještenja, polaganja jajašaca, migracije itd. 33. Procjena snage i energije mHE

Akumulacijski bazeni su vrlo malog volumena, te je najčešće zastupljen protočni tip mHE. Potrebni podaci za procjenu energije su: -Kriva trajanja protoka

-Maksimalni i minimalni protok turbine (određeno krivom turbine) -Biološki minimum

-Gubici u cjevovodu radi pada

-Kriva efikasnosti turbine i električne opreme

P – snaga HE (kW) g - gravitacijsko ubrzanje (9.81 m/s2) η - učinkovitost turbina-generator-transformator (0 < η < 1) Q - protok (m3/s) H - neto pad (m)Koeficijent iskorištenja: 1.Od mjesta zahvata za mHE do nivoa donje vode, voda prelazi određeni put, pri čemu savladava odgovarajuće prepreke, te dolazi do određenih gubitaka pri padu.

2.Voda prolazi i kroz obrtno kolo turbine, pokreće ga i proizvodi mehaničku energiju vrtnje, koja nije proporcionalna količini raspoložive energije vode.

3.Mehanička energija se posredstvom generatora pretvara u električnu energiju, gdje također dolazi do određenih gubitaka.

4.Gubici se dešavaju i prilikom transformacije različitih nivoa napona.

34. Različiti načini podjela mHE

Podjela prema instaliranoj snazi:Piko(P<5kW),mikro(5kW<P<150kW),mini(150kW<P<1MW),male(1MW<P<10MW),velike(P>10MW)

Podjela prema padu:Prema padu, postrojenja se mogu klasificirati u tri kategorije: -veliki padovi: veći od 100 m

-srednji padovi: 30 – 100 m

-mali padovi: 2 – 30 m.

Podjela prema tipu mreže i tipu regulacije: -Obzirom na tip mreže: - centralizovana elektroenergetska mreža - otočna (izolirana) ili “off-grid” mreža - za vlastite potrebe ili namjensku opskrbu (npr. tvornica cementa).

-Obzirom na tip regulacije: - protočna (manje snage, snaga varira s protokom) - protočna s malim bazenom (pokrivanje dnevnih vršnih opterećenja) - akumulaciona (veće snage, poplavljeno veće područje) - pumpno akumulaciona (koristi energiju iz mreže kada je mreža manje opterećena za pumpanje vode, vrlo rijetka izvedba sa malim snagama).

Podjela prema tipu regulacije:Protočna,akumulaciona,pumpno-akumulaciona

35. Elementi sunčevog zračenja

Insolacija – mjera energije solarne radijacije koju primi neka površina u određenom vremenskom periodu (solarna iradijacija – satna, dnevna itd.). [MJ/m2] – jedinica koju preporučuje Svjetska meteorološka organizacija [Wh/m2] – jedinica koju koriste u solarnom poslovanju. Na insolaciju utiču mnogi faktori kao što su: promjena položaja Zemlje u odnosu na Sunce, kvalitet atmosfere, oblaci, uticaj zgrada, drveća itd. Fotonaponski / solarni kolektori se postavljaju pod određenim uglom kako bi obuhvatili što više sunčevog zračenja. Pri proračunu i projektovanju solarnih uređaja potrebno je poznavati parametre koji opisuju prividno kretanje Sunca, parametre materijala od kojih se prave solarne ćelije, prizemno sunčevo zračenje i zračenje Sunca na nagetu površinu.

36. Solarno zagrijavanje vode

Najjednostavniji i najjeftiniji način iskorištavanja solarne energije je grijanje vode ili neke druge tekućine za upotrebu u domaćinstvima. Najčešće se koristi za zagrijavanje sanitarne vode i vode u bazenima. Solarni sistemi za grijanje vode imaju dva osnovna dijela:

solarni kolektor (elementi koji iskorištavaju energiju Sunca za grijanje vode i uobičajeno se postavljaju na krovove kuća i zgrada)

izmjenjivač toplote.

37. Solarne (termo)elektrane

U solarnim (termo)elektranama se posredno vrši proizvodnja električne energije, korištenjem toplotne komponente sunčevog zračenja. Vrlo su velika postrojenja i uobičajeno se grade u pustinjama. Služe za komercijalnu proizvodnju električne energije. Odlikuje ih prilično dobra efikasnost (20 - 40%). Sastoje se od ogledala i spremnika fluida, koji se zagrijava i zagrijan prolazi kroz turbine ili tzv. toplinske motore (npr. Stirlingov motor). Radi potreba za visokim temperaturama, gotovo svi tipovi solarnih elektrana moraju koristiti neki oblik koncentrisanja Sunčevih zraka s velikog prostora na malu površinu.

SOLARNE ELEKTRANE

Obzirom na raznolikosti među ogledalima i cjelokupnoj izvedbi sistema, dijele se na:

Solarne elektrane sa paraboličnim (raspoređenim) kolektorima Solarne elektrane sa centralnim prijemnikom (solarni tornjevi) Solarne tanjire

Tokom dana se položaj Sunca na nebu mijenja, te se stalno mijenja i najpovoljniji ugao pod kojim Sunčeve zrake padaju na ogledala/zrcala ugradnja sistema za prilagođavanje položaja i dobijanje što veće efikasnosti (ujedno su i najveći čimbenik u vrlo visokim cijenama solarnih elektrana). Smanjenja u cijeni su moguća skladištenjem toplote, a ne struje, jer je ta tehnologija danas jeftinija, a čime se omogućuje proizvodnja električne energiju i onda kada to inače ne bi bilo moguće.

38. Principi rada različitih tipova solarnih elektrana

39. Neposredna konverzija sunčeve u električnu energiju

40. Parametri koji imaju uticaja na performanse FN modula

41. Fotonaponski sistemi

42. Samostalni fotonaponski sistemi

43. Fotonaponski sistemi priključeni na distributivnu mrežu

44. Definicija biomase i osnovna podjela

Biomasa (eng. Biomass, njem. Biomasse) su sve biorazgradive tvari biljnog i životinjskog porijekla, dobivene od otpada i ostataka poljoprivredne i šumarske industrije koje se mogu koristiti kao gorivo ili za industrijsku proizvodnju. Najčešće se koristi direktno u konačnoj potrošnji energije za grijanje, kuhanje ili zagrijavanje tople vode, ali se može koristiti i za proizvodnju električne energije i topline, te se odnedavno sve više koristi za proizvodnju biogoriva. Biomasa je obnovljivi izvor energije, a općenito se može podijeliti na drvnu (ostaci iz šumarstva, otpadno drvo), drvna uzgojena biomasa (brzorastuće drveće), nedrvna uzgojena biomasa (brzorastuće alge i trave), ostaci i otpaci iz poljoprivrede, životinjski otpad i ostaci i gradski i industrijski otpad. Sa aspekta oblika biomase iz kojeg se dobiva neki vid energije, razlikuje se kruta, tečna i bioplin.

45. Prednosti i nedostaci korištenja energije biomase

Prednosti:

1. Biomasa je obnovljivi izvor energije – Pametnim korištenjem resursa iz biomase može se postići kontinuirana eksploatacija u smislu da se količina biomase koja se koristi prilagodi količini biomase koja se obnovi kroz rast biljki u istom vremenskom periodu.

2. Biomasa pomaže u borbi protiv klimatskih promjena - pomaže smanjiti ukupne emisije stakleničkih plinova u atmosferu. Glavna razlika biomase u odnosu na fosilna goriva kod ispuštanja stakleničkih plinova je u zatvorenom ugljičnom ciklusu kod biomase - prilikom rasta biljke uzimaju iz atmosfere ugljen dioksid i da prilikom sagorijevanja to ispuštaju, odnosno smatra se da je opterećenje atmosfere s ugljen dioksidom pri korištenju biomase zanemarivo.

3. Čišći okoliš - mogućnost pročišćavanja okoliša prilikom korištenja biomase. Veći dio otpada mogao bi se iskoristiti za proizvodnju energije iz biomase i time bi se bacanje tog otpada direktno u prirodu znatno smanjilo.

4. Privredni i ekonomski aspekti korištenja biomase – ekonomski aspekti opravdanosti korištenja biomase kao obnovljivog izvora energije (mogućnost povećanja broja zaposlenih, ekonomski je konkurentna konvencionalnim izvorima energije). Sa aspekta privrede, mogućava smanjenje opasnosti od požara, vrši prevenciju erozije, štiti životinjski i biljni svijet, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena područija i povećanje sigurnosti opskrbe energijom.

5. Biomasa je široko dostupan izvor energije - Čak se i žestoki protivnici korištenja biomase slažu s činjenicom da je to široko i jednostavno dostupan izvor energije.

Nedostaci:

1. Problem uvođenja novih tehnologija - Potrebne su visoke investicije za postrojenja za preradu, pripremu i sagorijevanje biomase. To diže cijenu dobivene energije u prvih nekoliko godina na razinu potpune neisplativosti u odnosu na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Pored navedenog ekonomskog problema, tu je i manipulacijski problem sa sakupljanjem, pakovanjem i skladištenjem biomase.

2. Nekontrolisano korištenje biomase - Fosilna goriva neaktivni prirodni čimbenik i njihovom eksploatacijom ne nastaje biološka rupa, kao što to nastaje primjera radi sječom šuma. To sve rezultira činjenicom da je izuzetno važno da se biomasa koristi na održiv način (potrebno dugoročno planiranje u pogledu pošumljavanja i eksploatacije te biomase).

3. Konkurencija između proizvodnje hrane i proizvodnje energije – Bez obzira koji se način korištenja biomase koristio mora se zadovoljiti glavni kriterij obnovljivosti – količina biomase koja se koristi mora biti jednaka količini biomase koja se obnavlja u prirodi.

4. Zagađujući plinovi - Spaljivanjem biomase stvaraju se zagađujući plinovi te otpadne vode. Samo je u velikim pogonima isplativa izgradnja uređaja za reciklažu otpada, dok u manjim to nije isplativo pa se postavlja pitanje koliko je to u ekološkom smislu profitabilno. Prilikom biološke razgradnje organskih komponenti u otpadu nastaje metan koji nije otrovan, ali koji izaziva efekat staklene bašte.

5. Obnovljivi izvori imaju znatno manju energetsku vrijednost u usporedbi s fosilnim gorivima. Pored toga što je široko dostupna, dešava se i da je razuđena u prostoru, pa nemamo dovoljne zalihe na adekvatnim mjestima. Problem predstavlja i njen periodični nastanak kao i vrlo često nepovoljan oblik i visoka vlažnost biomase.

46. Sastavni dijelovi elektrane na biomasu

Osnovni dijelovi elektrane na biomasu su:

Prostor za skladištenje goriva Transportni sistem za gorivo Drobilica Parni kotao Turbina Generator

Kondenzator Uređaji za kontrolu zagađenja Dimnjak Rashladni sistem Trafostanica Upravna zgrada

47. Šta su gorive ćelije?

Gorive ćelije ili gorivi članci (eng. fuel cells, njem. Brennstoffzellen) su elektrohemijski pretvarači energije koji iz hemijske energije goriva izravno, bez pokretnih dijelova i izgaranja, proizvode električnu (i toplinsku) energiju. Sam naziv „gorive“ pri tome pomalo zavarava jer u njima ništa ne gori. Valja još spomenuti kako se kod nas nazivaju i gorivnim ćelijama (člancima ili elementima). Po svome su načelu rada gorive ćelije slične baterijama, ali za razliku od njih, gorive ćelije zahtijavaju stalan dovod goriva i kisika. Pri tome gorivo može biti vodik, sintetski plin (smjesa vodika i ugljičnog dioksida), prirodni plin ili metanol, a produkti njihove reakcije s kisikom su voda, električna struja i toplina, pri čemu je cijeli proces, zapravo, suprotan procesu elektrolize vode.

Pojednostavljena shema rada gorive ćelije

48. Nabrojati osnovne mogućnosti za primjenu gorivih ćelija kao dijela pogonskog sistema vozila.

gorive ćelije služe kao osnovni izvor energije za pogon elektromotora, dok je dodatni akumulator potreban samo za paljenje (kao kod motora s unutarnjim izgaranjem)

gorive ćelije služe za pokrivanje osnovnih, a baterije za pokrivanje vršnih pogonskih opterećenja pri pogonu elektromotora (tzv. hibridna paralelna izvedba, jer gorive ćelije i baterije rade usporedno)

gorive ćelije služe za punjenje baterija koje su osnovni izvor energije za pogon elektromotora (tzv. hibridna serijska izvedba, jer gorive ćelije napajaju baterije, a one pokreću motor)

gorive ćelije služe samo kao pomoćni izvor energije (npr. za električni sistem), dok se pogon može izvesti na bilo koji drugi način (prikladno npr. za hladnjače s velikom potrošnjom električne energije za pogon rashladnog i klimatizacijskog sistema).

49. Nabrojati prednosti i nedostatke korištenja gorivih ćelija.

Prednosti korištenja gorivih ćelija:

visoka energetska vrijednost obnovljive i neograničene količine dostupne u spojevima u reakciji s kisikom ne proizvodi štetne tvari, jer je produkt izgaranja voda neotrovan je i ne zagađuje okoliš cjevovodima se može razvoditi na daljinu lakše skladištenje i čuvanje u odnosu na električnu energiju

Nedostaci korištenja gorivih ćelija:

proizvodnja i dobivanje vodika transport i skladištenje sigurnost (posebno u prometu) trenutno preskupo za šire tržište

50.51.52.

53,54,55

56. Pojam geotermalne energije?

Geotermija je toplota akumulirana u površinskim dijelovima Zemljine kore. Toplina u unutrašnjosti zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regenerira tu toplinu pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplotu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para,a ta komponenta obnavlja se tako što se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira nazad prema površini gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.

Dakle geotermalna energija se uvijek nalazi na raspolaganju bez obzira na godišnje doba i na doba dana. Obzirom na zalihe njome bi se,teoretski, mogle pokriti svjetske potrebe za energijom u narednih 100.000 godina. Potencijal geotermalne energije je ogroman,ima je 50.000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i plina širom svijeta.

Glavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je da nema puno mijesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju. Najpogodnija su područja na rubovima tektonskih ploča, tj. Područja velike vulkanske i tektonske aktivnosti. Također problem upotrebe geotermalnih izvora je u tome što oni sadrže vodu odnosno paru bogatu različitim solima koja koroziono djeluje na upotrebljenu opremu (količina otopljene soli može dostići od 0,3 kilograma po kilogramu geotermalne vode). Također hemijski sastav geotermalnih izvora može biti štetan i po ljude i po okolinu (posebno ukoliko sadrži velike količine amonijaka,ugljen dioksida, borne kiseline itd.). Međutim, uglavnom, emisija CO 2 kod geotermalnih izvora je znatno manja u odnosu na emisiju CO 2 kod elektrana na fosilna goriva.

57. Objasniti rad geotermalne elektrane na principu separiranja pare (flash steam)

58. Šta su toplinske pumpe i na kojem principu rade?

Toplinska pumpa je uređaj pomoću kojeg se toplotna energija iz jedne sredine prenosi u drugu. Za taj prenos toplotne energije troši se određena energija koja je nekoliko puta manja od prenešene. Tako se za utrošenih 1 kWh električne energije na izlazu dobija ukupna toplotna energija 3-4 kWh. Energija dobijena na ovaj način naziva se geotermalna energija. U tehničkoj praksi toplinske pumpe se najčešće koriste za grijanje i hlađenje prostora i rekuperaciju toplotne energije. Toplinska pumpa je uređaj koji može toplotnu energiju da trasportuje iz spoljašnje okoline u zgradu ili iz zgrade u spoljašnju okolinu, tako da se u zimskom periodu koristi za grijanje, a u ljetnom periodu za hlađenje prostora. Toplotna energija iz toplih otpadnih voda može da se pomoću toplotne pumpe vrati i ponovo iskoristi za zagrijavanje prostora ili

zagrijavanje vode. Najčešće primjene su u industrijskim procesima kao i u hotelskim i banjskim primjenama. Ovaj proces zove se: rekuperacija energije. U zavisnosti od sredine iz koje se preuzima toplotna energija i sredine u koju se ona prenosi postoje više tipova toplinskih pumpi. Najčešća su dva osnovna tipa: vazduh - vazduh i voda - voda kao i njihove kombinacije. Toplinska pumpa koja koristi vodu kao toplotni izvor i vodu kao toplotni ponor uzima energiju iz vode i prenosi je takođe u vodu u drugom prostoru. Kada se kao toplotni izvor koristi podzemna voda koja je cijele godine na temperaturi od 14 do 16 °C optimizacijom parametara toplotne pumpe postiže se maksimalni koeficijent korisnog dejstva u toku cijelog perioda upotrebe. Ovaj tip toplinske pumpe u kombinaciji sa podnim sistemom grijanja i hlađenja daje najpogodnije rezulte. Toplotna energija može da se uzme iz podzemnih voda koje su na temperaturi od oko 14°C tokom cijele godine. Iz izbušenog bunara voda se vodi u razmjenjivač toplote u kome se dio toplote iz podzemne vode prenosi u freon koji tada isparava. Djelimično ohlađena voda vraća se u drugi bunar koji je iste dubine kao i prvi tako da se tokovi podzemnih voda ne remete. Freon koji je sada u gasovitom stanju sabija se kompresorom i tada otpušta latentnu prenijetu toplotu i predaje je vodi koja cirkuliše kroz kondenzator i podni sistem cijevi u zgradi.

59,60,61-Dino Pelić

62.Osnovni koncept naprednih mreža

Decentralizovani sistem upravljanja energijom (DEMS) zasniva se na trenutnim cijenama električne energije i njenoj potražnji te određuje koji će pogoni snadbjevati mrežu i kada. Na ovaj način uvodi se inteligencija u mrežu i to je željeni

koncept smart gridova. Ideja je da se reorganizuje postojeća elektroenergetsku mrežu, iz pasivne u aktivnu, na način da svi njezini čvorovi mogu istovremeno biti i potrošači i proizvođači, uz pametno i automatizirano balansiranje proizvodnjom i potrošnjom. To se vrši na osnovu trenutno dostupnih resursa i potražnje koju zahtijeva potrošač. Ispravnim balansiranjem proizvodnje dolazi do rasterećivanja vodova i transformatoskih stanica. Za realizaciju smart gridova potrebna je odgovarajuća infrastruktura u mrežama ali i komunikacijski dio koji će omogućiti njenu aktivnost.

63. Pojam virtuelnih elektrana

U cilju uravnoteženja fluktuacija u proizvodnji ovih izvora energije potreban je koncept virtuelnih elektrana. Jedan takav primjer: devet malih hidroelektrana, izlazne snage od 150 do 1100 kW, povezanih u virtuelnu elektranu ukupne izlazne snage 8600 kW. U planu je da se na ovu postojeću elektranu spoje dodatne elektrane koje rade na biomasu i vjetroelektrane. Na ovakav način moguće je uravnotežiti postojeće fluktuacije u proizvodnji obnovljive energije te postići potrebnu graničnu proizvodnju za učešće na tržištu električne energije.

64. Koje uslove trebaju ispuniti distributivne mreže da bi bile dio smart grida?

Sama svrha i cilj proizvodnje električne enerije i težnje za njenom što boljom iskoristivošću i efikasnošću su oni prema kojima je ta električna energija i usmjerena, njeni korisnici. Osnovni preduslov da i oni postani dio smart grida jeste da se na kraju distributivne mreže instaliraju električna brojila koja svojom funkcijom i izvedbom to omogućavaju. Tradicionalna brojila mjere trenutnu potrošnju električne energije, ukupnu potrošnju i kao takav predstavlja samo pasivni element mreže. Da bi postao i on dio napredne mreže, potrebno je da ima neke napredne funkcije kao što su: precizno izmeriti potrošnju električne energije, omogućiti praćenje vremena korištenja i određene uređaje.