Geotermalna energija-

7/18/2019 Geotermalna energija-

http://slidepdf.com/reader/full/geotermalna-energija- 1/10

Visoka tehnička škola strukovnih studija

Novi Beograd

S E M I N A R S K I R A D

Predmet:

Prostiranje toplote i mase

Tema:

Geotermalna energija

Student : Profesor:

Mladen Dabic Dr. Aleksandar Rakovic

!s"#$%&

Novi Beograd, 20!"



UVOD

Postoje obnovljivi i neobnovljivi energenti. U upotrebi su ugalj i energentiproizvedeni preradom uglja, nafta i naftni derivati, prirodni plin, etanol,biomasa, gradski i industrijski otpad, atomska energija, geotermalna energija,

hidroenergija, sunčeva energija i energija vjetra.

S obzirom da svakodnevno raste broj potrošača raste i potreba za električnomenergijom. Analiza potreba za električnom energijom pokazala je, da će do!! godine u "emačkoj trebati sagraditi #$ elektro%entrala. Studija&e'unarodnog udru(enja za energiju pokazala je, da će u razvojelektro%entrala u svijetu u narednih )! godina trebati investirati *! bilionaameričkih dolara, od čega samo u +ini biliona američkih dolara. "orveška iParagvaj električnom energijom iz hidroelektrana zadovoljavaju $ - svojihpotreba za energijom. lektrična struja hidroelektrana u svijetu pokriva */ -energetskih potreba. 0čekuje se da će se do !*! godine proizvodnjaelektrične energije iz hidroenergije povećati za *)$ 12, od čega će $/ 12biti proizvedeno u malim hidroelektranama. 3nače, vek rada hidroelektrana je4!5! godina, a stepen iskoristivosti hidroenergije je $ -.

U !!) godine U 6i7 je proizvedeno**.$/ 12h, a potrošeno *!.#!/ 12helektrične energije. U U je * avgusta !!# godine stupio na snagu Akt oobnovljivim izvorima energije, kojim se stimuliše gradnja postrojenja zaproizvodnju električne energije iz obnovljih izvora energije, s %iljem da seudeo te energije u ukupnim obli%ima energije do !! godine poveća za !-. Aktom je naročito stimulisana gradnja malih hidroelektrana. "ismo još

člani%a U, a već radimo u skladu tim aktom. nergetski objekti u 8S su #hidroelektrane, termoelektrane i 4 malih industrijskih termoelektrana sukupnom instalisanom snagom od oko *)#! &2. U prošloj godinilektroprivreda 8S ostvarila je dobit od $ miliona +&. U poslednje ) godineproizvodnja električne energije u 8S povećana je za )! -. "a(alost, nemamuvid u energetski plan 8epublike Srpske. Pored hidroenergije geotermalnaenergija je najznačaji obnovljivi izvor energije.

2



POREKLO

8eč geotermalno ima poreklo u dvema grčkim rečima geo 9zemlja: i therme9toplina: i znači toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija ;emljenaziva još i geotermalna energija. <oplina u unutrašnjosti ;emlje rezultat je

formiranja planete iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, aradioaktivno raspadanje elemenata u stenama kontinuirano regeneriše tutoplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije.0snovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para,a ta komponenta obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko poraspuklinama i tamo se onda zagreva i %irkulira natrag prema površini, gde sepojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.

Spoljna kruta kora ;emlje duboka je od pet do $! kilometara i sastavljana je odstena. &aterijali iz unutrasnjeg sloja neprestano izlaze na površinu krozvulkanske otvore i pukotine na dnu okeana. 3spod kore nalazi se omotač i on seprote(e do dubine od !! kilometara, a sačinjen je od spojeva bogatihgvozdjem i magnezijumom. 3spod svega toga nalaze se dva sloja jezgra = tekućisloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta.

#



Poluprečnik ;emlje je otprilike 4)/> kilometara, i niko zapravo ne zna što setačno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo naučne pretpostavkeizgleda unutrašnjosti planeta. <e pretpostavke temelje se na eksperimentima u

uslovima visokog pritiska i velikih temperatura.

Spuštanjem kroz spoljni sloj ;emlje, tj. koru temperatura raste otprilike */ ?@do )! ?@ po kilometru dubine 9$! = >/ ? po milji dubine:. 3spod kore nalazi seomotač koji je sastavljen od delomično rastopljenih stena i temperatura togomotača je izme'u 4$! i *$! ?@ 9*!! = >! ?:. U samom jezgru ;emljetemperature bipo nekimpro%enamamogle bitiizme'u #!!! i

/!!! ?@ 9/!! = *4!! ?:.6udući datoplina uvekprelazi satoplijih delovana hladnije,toplina izunutrašnjosti;emlje prenosise premapovršini i tajprenos toplineglavni jepokretačtektonskihploča. "amestima gde sespajajutektonske pločemo(e doći do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i

stvara novi sloj zemljine kore. +ad magma do'e do površine mo(e stvoritivulkane, ali većinom ostaje ispod površine te stvara ogromne bazene i tu sepočinje hladiti, a taj pro%es traje od $!!! godina do milion godina. Područjaispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturnigradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo povećanjem dubine i takva područjaizuzetno su pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Poten%ijal geotermalne energije je ogroman, ima je $!!!! puta više od sveenergije koja se mo(e dobiti iz nafte i plina širom svijeta. 1eotermalni resursinalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometaradubokih rezervoara vruće vode i pare koja se mo(e dovesti na površinu i

iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formivulkana, izvora vruće vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna

$

Zemlja ima nekoliko slojeva. Osnovni slojevi su vanjskakruta kora (Crust) teku!i omota" # $la%t (&antle)

s$oljna teku!a je'gra (Outer Core) i unutra%nja kruta je'gra (nner Core).



energija koristi već vekovima u obliku topli%a odnosno rekrea%ijsko5lekovitogkupanja. Ali razvoj nauke nije se ograničio samo na područje lekovitogiskorištavanja geotermalne energije već je iskorištavanje geotermalneenergije usmerio i prema pro%esu dobivanja električne energije te grejanjudomaćinstava i industrijskih postrojenja. 1rejanje zgrada i iskorištavanje

geotermalne energije u pro%esu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini načiniiskorištavanja te energije. 1eotermalna energija tako'e se mo(e iskoristiti i udruge svrhe kao što je na primer proizvodnja papira, pasteriza%ija mleka,plivačkim bazenima, u pro%esu sušenja drveta i vune, planskom stočarstvu, teza mnoge druge svrhe.

1lavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je da nemapuno mesta na svetu koja su izuzetno pogodna za eksploata%iju."ajpogodnija su područja na rubovima tektonskih ploča, tj. područja velikevulkanske i tektonske aktivnosti. Sledeća slika prikazuje tektonsku kartu svetai područja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Zemlja je $oeljena na tektonske $lo"e koje se *ijelo vrijeme kre!u isuaraju i time stvaraju mesta $ogona 'a iskori%tavanje geotermalneenergije. +aj$ogonija $oru"ja 'a iskori%tavanje te energije nala'e se

na tako'vanom Vatrenom $rstenu (Ring o, -ire).

Proizvodnja geotermičke energije iz ;emljine kore je uglavnom prostornoograničena. <o znači da se postrojenja moraju izgraditi na mestima bogatimageotermičkom energijom. Para koja izlazi iz zemlje ponekad mo(e biti jakoagresivna i izazvati koroziju i puknuće %evovoda.

lektrana na geotermičku energiju ponekad košta nešto više od elektrane naplin jer se u troškove moraju uključiti i troškovi bušenja.

!



PROZVOD+/ ELEK0R1+E E+ER2E

Bedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije jeproizvodnja električne energije. Prin%ip je isti, kao kad se električna energijaproizvodi u termoelektranama na ugalj ili mazut. 8azlika je samo u načinu, na

koji se dobiva vodena para. ;a rentabilnu proizvodnju električne energije slu(igeotermalna voda ili para s tepmeraturomvećom od *! o@. <u se koriste vruća vodai para iz ;emlje za pokretanje generatora,pa prema tome nema spaljivanja fosilnihgoriva i kao rezultat toga nema niti štetnihemisija plinova u atmosferu, ispušta sesamo vodena para. Codatna prednost je utome što se takve elektrane moguimplementirati u najrazličitijim okru(enjima,od farma, osetljivih pustinjskih površina pasve do šumsko5rekrea%ijskih područja.

Poče%i koriš%enja topline ;emlje zagenerisanje električne energije ve(u se uzmalo italijansko mesto Danderello i *!#godinu. <amo je te godine započeloeksperimentisanje s tim oblikomproizvodnje električne energije, kada jepara upotrebljena za pokretanje maleturbine koja je napajala pet sijali%a, a taj se

eksperiment smatra prvom upotrebomgeotermalne energije za proizvodnjuelektrične energije. <amo je *** počelagradnja prve geotermalne elektrane koja jezavršena **) i nazivna snaga joj je bila$! k2. <o je bila jedina geotermalnaelektrana u svetu kroz gotovo pola veka.Prin%ip rada je jednostavanE hladna vodaupumpava se na vruće granitne stene kojese nalaze blizu površine, a van izlazi vrućapara na iznad !! ?@ i pod visokim

pritiskom i ta para onda pokreće generatore. 3ako su sva postrojenja uDanderello5u uništena u drugom svetskom ratu, postrojenja su ponovoizgra'ena i proširena te se koriste još i danas. <o postrojenje i danaselektričnom energijom napaja oko milion domaćinstava tj. proizvede se gotovo3444 25h goi%nje, što je oko *!- ukupne svetske proizvodnje struje izgeotermalnih izvora. 3ako je geotermalna energija obnovljivi izvor energije,pritisak pare se u Danderello5u smanjio za )!- od *$!.

Udeo geotermalne energije u ukupno proizvedenoj energiji u svetu iznosi !.!4-. Pro%jenjuje se da u U trenutno ima oko )>!.!!! toplotnih pumpi, kojimase geotermalnom energijom zagrevaju domaćinstva. U !!# godini u U

pomoću geotermalne energije proizvedeno je !$>. &2th električneenergije. <renutno se u svetu pomoću geotermalne energije dobiva >.!!! &2

%

6lika $rika'uje$ojenostavljeni $rin*i$

generiranja elektri"ne energijei' geotermalnih i'vora. Vru!a

$ara i voa koriste se 'a$okretanje tur7ina generatora

a iskori%!ena voa ikonen'ovana $ara vra!aju

se natrag u i'vor.



električne energije. U Ameri%i dr(ava subven%ionira proizvodnju geotermalneenergije. 3sland geotermalnom energijom zadovoljava >$ - svojih potreba..

<renutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektranaE

• Prin*i$ suve $are (Dr8 steam) = koristi se isključivo vruća para,tipično iznad )$ ?@ 9##$ ?:. <a para se koristi za direktno pokretanjeturbina generatora. 0vo je najjednostavniji i najstariji prin%ip i još uvekse koristi jer je to daleko najeftiniji prin%ip generisanja električneenergije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalnaelektrana na svetu u Danderello5u koristila je taj prin%ip. <renutno senajveća elektrana koja koristi FCrG steamH prin%ip nalazi u severnoj+aliforniji i zove se <he 1eGsers, a proizvodi električnu energiju još od*4! godine. +oličina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvek je dovoljna za potrebe grada veličine San ran%is%o5a.

• -lash $rin*i$ (-lash steam) = koristi se vruća voda iz geotermalnih

rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad *>?@ 9)4! ?:. Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani napovršini smanjuje se pritisak pa se vruća voda pretvara u paru ipokreće turbine. Ioda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag urezervoar zbog ponovne upotrebe. Iećina modernih geotermalnihelektrana koristi ovaj prin%ip rada.

• 9inarni $rin*i$ (9inar8 *8*le) = Ioda koja se koristi u kod binarnogprin%ipa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih prin%ipagenerisanja električne energije iz geotermalnih izvora. +od binarnogprin%ipa vruća voda se koristi za grejanje tekućine koja ima znatno ni(u

temperaturu vrelišta od vode, a ta te%nost isparava ne temperaturivruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog prin%ipa je većaefikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Codatna prednost je potpunazatvorenost sistema budući da se upotrebljena voda vraća natrag urezervoar pa je gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitkavode. Iećina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovajprin%ip.

• :ot;raj;rok metoa 5 je savremena metoda dobivanja geotermalneenergije, u kojoj se voda pumpa kroz jednu bušotinu u slojeve vrućihstena i kroz drugu bušotinu izlazi vodena para temp. */! o@, koja slu(i

za proizvodnju električne struje. Pri zagrevanju prostorija energijageotermalne vode se direktno ili preko izmenjivača topline dovodi dopotrošača topline. <ermalna voda s niskom temperaturom i malimsadr(ajem minerala mo(e se koristiti za navodnjavanje i J ili zagrevanjeobradivog poljoprivrednog zemljišta.

Prin%ip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane zavisi o vrstigeotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode i pare uodabranoj regiji. U svim slučajevima kondenzirana para i osta%i geotermalnetekućine vraćaju se natrag u bušotinu i time se povećava izdr(ljivostgeotermalnog izvora.

&



KOR<=E+E 2EO0ER&/L+E E+ER2E U DRU2E 6VR:E

3skorišćavanje geotermalneenergije je grejanje. "ajvećigeotermalni sistem koji slu(i za

grejanje nalazi se na 3slandu,odnosno u njegovom glavnomgradu 8eGkjavik5u u kojem gotovosve zgrade koriste geotermalnuenergiju, te se čak >- islandskihdomaćinstava greje na taj način.3ako je 3sland uverljivo najvećiiskorišćavač geotermalneenergije po glavi stanovništva saspomenutih >- svih islandskihdomaćinstava koja se greju na

taj način, nije usamljen napodručju iskorištavanjageotermalne energije.1eotermalna energija se uvelikoiskorišćava i u područjima "ovog;elanda, Bapana, 3talije, ilipinate i nekih delova SAC5a kao što jeSan 6ernardino u +aliforniji te u glavnom gradu 3daho5a 6oise5u.

1eotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa.1eotermalna energija moze se koristiti u industriji za sušenje biljnogmaterijala, pasteriza%iju, dehidra%iju, itd. U bazene za rekrea%iju i lečenjemo(e se dodavati direktno ili indirektno, da poveća temperaturu postojećevode. Ioda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grejanje staklenika zaproizvodnju %veća i povrća. Pod grejanje staklenika ne uzima se u obzir samogrejanje vazduha, već se greje i zemljište na kojem rastu biljke. Upotrebom teenergije u stakleni%ima troškovi proizvodnje mogu se smanjiti i do )$ -.Iekovima se ovo koristi u %entralnoj 3taliji, a &a'arska trenutno pokriva >!-energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

<oplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. <oplinske

pumpe troše električnu energiju za %irkula%iju geotermalne vode, a ta vodakasnije se koristi za grejanje, hla'enje, kuvanje i pripremu tople vode i na tajnačin znatno se smanjuje potreba za električnom energijom. Postoji još vrloširok spektar upotrebe geotermalne energije, ali nema potrebe sve detaljnoobjašnjavati. "eke od tih upotreba su uzgajanje riba, razne vrste industrijskeupotrebe, balneologija 5 upotreba za rekrea%iju i lečilišta 9topli%e:, i slično.

'

ean o i'vora vru!e voe na slanu$oo7an 'a iskori%tavanje geotermalneenergije. slan je r>ava koja najvi%e koristisvoj $rironi $olo>aj 'a iskori%tavanjegeotermalne energije.



2EO0ER&/L+/ E+ER2/ U +/<O ZE&L

+orišćenje i eksploata%ija geotermalne energije moraju postati intenzivniji jer na to primoravaju sledeći faktoriE tenzije naftno5energetske neravnote(e,neminovna tranzi%ija na tr(išnu ekonomiju, stalni porast defi%ita fosilnih i

nuklearnih goriva, pogoršavanje ekološke situa%ije i porast troškova za zaštituokoline. "ajveći značaj za Srbiju imaće direktno korišćenje geotermalneenergije za grejanje i toplifika%iju ruralnih i urbanih naselja i razvoj agrara iturizma.

1eotermalne karakteristike teritorije Srbije su veoma interesantne. <o jeposledi%a povoljnog geološkog sastava terena i povoljnih hidroloških igeotermalnih karakteristika terena. 1ustina geotermalnog toka je glavniparametar na osnovu kojeg se pro%enjuje geotermalni poten%ijal nekogpodručja. 0n predstavlja količinu geotermalne toplote koja svakog sekundakroz površinu od * m dolazi iz ;emljine unutrašnjosti do njene površine. "a

najvećem delu teritorije Srbije gustina geotermalnog toplotnog toka je veća odnjegove prosečne vrednosti za kontinentalni deo vrope, koja iznosi oko 4!m2Jm. "ajveće vrednosti od preko *!! m2Jm su u Panonskom basenu,%entralnom delu ju(ne Srbije i u %entralnoj Srbiji. "a teritoriji Srbije vanPanonskog basena nalazi se *4! prirodnih izvora geotermalnih voda satemperaturom većom od *$?@. "ajveću temperaturu od njih imaju vode izvorau Iranjskoj 6anji 94?@:, zatim u Bošaničkoj 6anji 9/>?@:, Sijerinskoj 6anji9/?@: itd. Ukupna izdašnost svih prirodnih geotermalnih izvora je oko #.!!!lJs. Pema sadašnjim saznanjima na teritoriji Srbije postoji 4! nalazištageotermalnih voda sa temperaturom većom od *$?@ do dubine od )!!! m.Ukupna količina toplote koja se nalazi akumulirana u nalazištima geotermalnihvoda u Srbiji do dubine od ) km, oko dva puta je veća od ekvivalentnetoplotne energije koja bi se mogla dobiti sagorevanjem svih vrsta ugljeva izsvih njihovih nalazišta u Srbiji. 3zdašnost 4 veštačka geotermalna izvora, tj.geotermalne bušotine, na području Iojvodine je oko $$! lJs, a toplotna snagaoko $! &2, a na ostalom delu Srbije iz #> bušotina *!> &2. "a teritorijiSrbije pored povoljnih mogućnosti za eksploata%iju toplotne energije i ostalihgeotermalnih resursa iz geotermalnih voda, postoje i povoljne mogućnosti zaeksploata%iju geotermalne energije iz KsuvihK stena, tj. stena koje ne sadr(eslobodnu podzemnu vodu. U tom slučaju voda se upumpava u podzemnetople stene gde se zagreva. 3spumpavanjem tako zagrejane vode ostvaren je

prenos energije iz toplih stena. ksploata%ija energije iz ovog resursa nećepočeti u dogledno vreme kada se uzme u obzir i trenutno minimalnokorišćenje prirodnih izvorišta tople i lekovite vode mada su u svetu razvijene itehnologije za tu primenu. U našoj zemlji postoji veliki broj geotermalnih izvoras različitim temperaturama vode. <emperatura zemlje se za svakih *!! mpovećava za ) o@. "a dubinama od * do ) km u 8S su lo%irani izvori vode stemperaturom od >!5*$! o@. 0ni se za sada koriste samo u banjsko5rekrea%ijske svrhe u 6anji Irući%i, 1uberu, Daktašima, &lječni%i, Slatini,Iilinom Ilasu i 1ornjem Leheru 9sada zvanom Sprske <opli%e:. Posebnomnogo imamo geotermalnih izvora, čija se toplina mo(e iskoristiti upoljoprivredi, ribogojstvu, industriji, balenologiji, itd.. Studiju mogućnosti

korištenja geotermalne energije iz naših izvora je neophodno izraditi.

(



Z/KLU1/K

6udući da je pro%enjena totalna količina geotermalne energije koja bi semogla iskoristiti znatno veća nego sveukupna količina energetskih izvorabaziranih na nafti, uglju i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bigeotermalnoj energiji svakako pridati veću va(nost. "aročito ako se uzme uobzir da je reč o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji je usto i ekološkiprihvatljiv. 6udući da geotermalna energija nije svuda lako dostupna, trebalobi iskoristiti barem mesta na kojima je ta energija lako dostupna 9rubovitektonskih ploča: i tako barem malo smanjiti pritisak na fosilna goriva i timepomoći ;emlji da se oporavi od štetnih stakleničkih plinova.1eotermalna energija je svuda ispod nas. "egde je lako dostupna ili samaizlazi na površinu zemlje u obliku tople vode ili pare, a negde je na velikoj

dubini i praktično nedostupna.• Geotermalna energija u Srbiji se simbolično koristi, samo sa 86

MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u bogatije zemlje.

• Istražianja su pokazala da Srbija ima značajne mogu!nosti za

kori"!enje geotermalne energije i da u budu!nosti treba planiratinjeno e!e uče"!e u energetskom bilansu.

• #ostoje!i rezultati pokazuju da bi se sa intenzinim programom

razoja geotermalni$ resursa mogao do %&'(. godine da postignenio zamene od najmanje (&&.&&& tona uozni$ tečni$ goriagodi"nje.

0

Documents

Geotermalna energija-