Obnovljivi Izvori

Energije Skripta

Ivan Spasi 02/132

- 2 -

Uvod Cilj ove publikacije je da zainteresovanom laiku, inenjeru, politiaru, bankaru, pronalazau, investitoru, zemljoradniku ili nauniku prui osnovne podatke o tehnologijama obnovljivih i alternativnih izvora energije. U prvom redu govori se o dobijanju elektrine 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 omoguavaju profitabilnu proizvodnju elektrine ili termo energije, dok su pojedini jo uvek u razvojnoj fazi, pa se njihova komercijalna primena tek oekuje. Razmatrane su, u prvom redu, tehnologije i sistemski aspekti proizvodnje elektrine energije iz solarnih, hidroelektrinih, geotermalnih izvora, te pomou energije vetra i iz biomase. Takoe 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 mogunosti njihove primene u Srbiji, dat je kompletnije i u irem obimu. Zajednika karakteristika svih obnovljivih i alternativnih tehnologija prikazanih u ovoj publikaciji karakterie relativno visok stepen poetne investicije, ali i njihova kasnija niska operativna cena. Sa druge strane, prava cena konvencionalnih elektrana obino nije pravilno izraunata, kao ni predstavljena na pravilan nain. Treba napomenuti da i dalje postoje brojne dravne subvencije za tehnologije prerade i korienja nafte, nuklearne elektrane, termoelektrane, kao i pratee tehnologije. Meutim, kako obnovljivi izvori energije imaju znatno niu operativnu cenu u poreenju 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 poreenju sa ostalim tehnologijama proizvodnje e lektrine energije, industrije bazirane na obnovljivim

- 3 -

izvorima energije belee najvei privredni rast u poslednjih est godina. Trita fotonaponskih solarnih ureaja i ureaja baziranih na korienju 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 prosenom godinjom stopom od 33% na svetskom nivou. Vie od petnaest hiljada vetrenjaa u Severnoj Americi i isto toliko u Nemakoj povezanih sa distributivnim elektrinim mreama, pruaju znaajnu informaciju o komercijalnim mogunostima ove tehnologije. Takoe, veliki broj komercijalnih i eksperimentalnih vetrenjaa koje generiu elektrinu energiju trenutno se koriste u Evropi, Japanu, Kini i Indiji. irom sveta izgraeni su brojni multikilovatni fotonaponski sistemi instalisani na rezidencijalnim i poslovnim objektima, a takoe i brojne multimegavatne fotonaponske elektrane povezane u elektro-distributivne mree. Veliki broj hidroelektrana na malim vodotokovima izgraen je tokom 70-ih i 80-ih godina u Sjedinjenim dravama i Evropi. Znaajan deo elektrine energije koja se proizvodi u Kini generie vie od stotinu malih hidroelektrana. Vie od dve hiljade megavata elektrine energije u SAD-u proizvedi se iskoriavanjem geotermalnih izvora energije, a jo nekoliko hiljada megavata proizvedenih u Meksiku, Filipinima, Italiji, Islandu, Indoneziji, Japanu, Rusiji i Novom Zelandu, svedoi o irokoj rasprostranjenosti i izvodljivosti ove tehnologije. Prototipovi elektrana koje koriste gorivne elije za generisanje elektrine energije ve se nalaze u pogonu u SAD-u, Kanadi, Evropi i Japanu. Pored toga, automobili i autobusi koji koriste kao pogon elektrinu energiju iz gorivnih elija poinju sve vie da se koriste u Severnoj Americi, Evropi i Japanu.

Glavna ideja ove pubikacije je promocija, razumevanje i korienje ovih novih i dokazanih obnovljivih izvora energije i tehnologija u Srbiji i Crnoj Gori, kao i priprema terena za njihovo potencijalno ire korienje i razvoj. Publikacija je podeljena u est tematskih celina od kojih svaka obrauje 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 elektrine energije putem samostalnih elektrana ili elektrana povezanih na komercijalnu distrubitivnu mreu, i na mogunost njihove primene u Srbiji i Crnoj Gori. Razmatrani su i aspekti vezani za resurse i korienje specifinih tehnologija, a kao ilustrativni primeri dati su podaci o potencijalnom razvoju ovih tehnologija u razliitim krajevima Srbije. Solarne

- 4 -

tehnologije i tehnologije bazirane na energiji vetra, kao i gorivne elije, bilo kao samostalne ili povezane u distributivne elektrine mree, posebno su pogodne i

interesantne za korienje u Srbiji i Crnoj Gori zbog svoje modularne prirode, niske cene goriva i niskih cena odravanja. Ovaj aspekt je korien kao univerzalan kriterijum za prezentaciju materijala u ovoj publikaciji. Nadamo se da e se ova knjiga koristiti kao polazna referenca pri buduim primenama i promocijama upotrebe obnovljivih izvora energije u Srbiji i Crnoj Gori.

Upotreba obnovljivih izvora energije Veinu pomenutih obnovljivih izvora energije smatraemo distribuiranim energetskim izvorima niske snage, to podrazumeva da elektrana koja koristi obnovljive izvore moe da proizvede do nekoliko desetina megavata elektrine 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, mogue je postaviti solarne fotonaponske generatore na veliki broj krovnih konstrukcija, ali je sasvim izvesno da velika veina 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 korienja 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 iskljuivo na vetar ili sunce, jer oni ne rade kontinualno. Svakako postoji veliki broj naina da se moderne tehnologije iskoriste u cilju eksploatacije obnovljivih i alternativnih izvora energije. Na primer, satelitski snimci se mogu koristitii za predvianje kretanja oblaka i vetra pruajui na taj nain znaajnu informaciju za funkcionisanje i proraun solarnih ili vetro generatora, kao i hidro elektrana. Dakle, tehnologije obnovljivih izvora energije ne samo da nam omoguavaju pristup ekolokim izvorima energije, ve mogu da omogue nove izazovne nauno istraivake projekte i otvaranje novih radnih mesta za naunike i inenjere.

Obnovljivi i neobnovljivi izvori energije Veina zemalja irom sveta suoie se sa ozbiljnim nedostacima energije u bliskoj budunosti. Velika potronja i porast broja stanovnika u svetu primorae stanovnike velikog broja zemalja da se suoe sa problemom kritinog smanjenja zaliha domaih

- 5 -

fosilnih energetskih izvora. Trenutna energetska zavisnost veine zemalja od nafte i njenih derivata zahteva znatne ekonomske izdatke i u budunosti nagovetava negativne efekte na nacionalne ekonomije, kao i na meunarodnu bezbednosnu situaciju. Prema podacima naftnih kompanija, kao i drugim nacionalnim statistikim podacima, ukupna svetska potronja nafte iznosi skoro 4 milijarde tona godinje, dok su ukupne rezerve oko 120-160 milijardi tona. Kako e prerada nafte dostii vrhunac izmeu 2005 i 2008 godine, a uzimajui u obzir ogranienost zaliha, sadanje korienje 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 veina 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 poveanje ekolokih, energetskih i ekonomskih izdataka koji e neminovno usloviti neprofitabilnost njihovog budueg korienja. Usled koncentracije energetskih resursa u svega nekoliko oblasti u svetu, korienje fosilnih goriva stvorilo je sistem meuzavisnosti, tako da se drave koje zavise od uvoza fosilnih goriva nalaze u podreenim poloajima. Sa druge strane, rezultat ovakve situacije je ne samo koncentracija energetske ekonomije, ve konstantno poveanje cena energetske infrastrukture i poveanje trgovinskog debalansa. Zemlje izvoznice baziraju svoju ekonomiju iskljuivo na izvozu energetskih sirovina to dovodi do politike, ekonomske i socijalne nestabilnosti. Raireno korienje nuklearnih i fosilnih energetskih sirovina ugroava ljudsku egzistenciju, jer ima direktan negativan uticaj na zdravlje ljudi. Predviene klimatske promene, mogunost nuklearne kontaminacije i nereeni problemi vezani za proizvodnju plutonijuma u nuklearnim reaktorima, stvaraju dodatne probleme i opasnosti. Danas, uglavnom stanovnitvo siromanih zemalja, najvie osea negativne posledice korienja neobnovljivih izvora energije, iako ne postoje ni tehnoloki ni fiziki razlozi za odranje trenutnog stanja. Prirodni i tehniki potencijal obnovljivih izvora energije dovoljan je da zadovolji sveukupne energetske zahteve svetske populacije, jer je njihov prirodni dnevni potencijal 20.000 puta vei 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. Meutim industrija bazirana na fosilnim gorivima, a naroito nuklearni energetski sektor, jo uvek dobijaju deset puta vee 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 poreenju sa 70% za istraivanje i razvoj nuklearnih i drugih tehnologija. Jasno je da se korienju obnovljivih izvora energije mora dati najvei politiki i ekonomski prioritet, kako bi se izvrila preorijentacija ka ovim izvorima energije i njihovom tehnolokom razvoju. Sagorevanje fosilnih goriva, naroito 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 mogueg uticaja na proizvodnju hrane i kljune procese koji stvaraju produktivnu prirodnu okolinu. Zabrinjavajui porast emisije ugljen dioksida u atmosferu, izmeu ostalih faktora, moe da dovede do smanjenja zavisnosti od upotrebe uglja i ohrabri razvoj i korienje obnovljivih energetskih tehnologija. Iako je upotreba fosilnih goriva po glavi stanovnika smanjena usled mera ouvanja prirodnih resursa, porast populacije u svetu dovodi do breg smanjenja zaliha fosilnih goriva i poveanja globalnog zagrevanja. Takoe 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 korienja 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 korienja obnovljivih izvora energije.

- 7 -

Suneva energija Potencijal Suneve energije

Upotrebom samo 1% od dostupne

energije Sunca zadovoljile bi se sve energetske potrebe

Zemlje u 21-om veku Energija suneve radijacije vie je nego dovoljna da zadovolji sve vee energetske zahteve u svetu. U toku jedne godine, suneva energija koja dospeva na zemlju 10.000 puta je vea od energije neophodne da zadovolji potrebe celokupne populacije

- 8 -

nae planete. Oko 37% svetske energetske potranje zadovoljava se proizvodnjom elektrine 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 suneve energije. Veliki deo ove absorpcione povrine mogao bi se smestiti na krovovima i zidovima zgrada, pa ne bi zahtevao dodatne povrine na zemlji. Energija suneve radijacije dovoljna je da proizvede proseno 1,700 kWh elektrine energije godinje na svakom kvadratnom metru tla, a to je radijacija vea na nekoj lokaciji, vea je i generisana energija. Tropski regioni su u tom pogledu povoljniji od ostalih regiona sa umerenijom klimom. Srednja ozraenost u Evropi iznosi oko 1.000 kWh po kvadratnom metru, dok poreenja radi, ona iznosi 1.800 kWh na Bliskom istoku.Intenzitet suneve radijacije u Srbiji je meu najveima u Evropi. Najpovoljnije oblasti kod nas belee veliki broj sunanih sati, a godinji odnos stvarne ozraenosti i ukupne mogue ozraenosti je priblino 50%. Tabela 1: Srednje dnevne sume energije globalnog Sunevog zraenja na horizontalnu povrinu u kWh/m2, za neka mesta u

Srbiji

Fotonaponska konverzija suneve energije

Svakog dana suneva energija, koja nam besplatno stie na Zemlju, moe slobodno da se koristiti zahvaljujui tehnologiji fotonaponske konverzije suneve energije u elektrinu. Direktna konverzija suneve energije u elektrinu, tzv. fotonaponski efekat, prvi je pre skoro dva veka uoio francuski naunik Edmond Bekerel (Edmond

- 9 -

Becquerel). Meutim tek je razvojem kvantne teorije poetkom 20-og veka ovaj efekat objanjen, ime je omoguena izrada fotonaponskih ureaja. Prva solarna elija izraena je u Bel laboratorijama (Bell Laboratories) 1954 godine. Fotonaponske elije izraene od poluprovodnog silicijuma ubrzo su, sa razvojem istraivanja svemira, postale osnovni izvori elektrine energije na satelitima primarno zbog svoje pouzdanosti, dok je cena bila od manjeg znaaja. Znaaj njihove zemaljske upotrebe postao je aktuelan u toku svetske energetske krize ranih 70-ih godina, kada se poelo razmiljati o poboljanju njihovih radnih karakteristika, poveanju efikasnosti, veoj pouzdanosti i nioj proizvodnoj ceni. Danas fotonaponska konverzija podrazumeva visoku tehnologiju proizvodnje elektrine energije iz suneve energije. Konceptualno, fotonaponski ureaj u svom najjednostavnijem obliku predstavlja potroa iskljuivo suneve energije, koji nema pokretnih delova, iji rad zadovoljava najvie ekoloke standarde i ukoliko je dobro zatien od uticaja okoline nema delova koji mogu da se pohabaju. Fotonaponski sistemi su modularni tako da se njihova snaga moe projektovati za praktino bilo koju primenu. tavie, dodatni delovi kojima se poveava izlazna snaga lako se prilagoavaju postojeim fotonaponskim sistemima, to nije sluaj sa konvencionalnim izvorima elektrine energije, kao to su termoelektrane i nuklearne elektrane, ija ekonomska isplativost i izvodljivost zahteva multi-megavatne instalacije.

Fotonaponska tehnologija U cilju razumevanja razliitih aspekata fotnaponski generisane struje, potrebno je poznavanje osnovnih principa rada fotonaponskih ureaja. Fotonaponske elije, koje inae postoje u raznim oblicima, najee se formiraju kada se od poluprovodnog materijala naprave specijalne diode vee povrine. Izdvajanje elektrine struje generisane u poluprovodniku vri se pomou kontakata na prednjoj i zadnjoj strani elije. Gornja kontaktna

struktura mora da dozvoljava prolaz svetlosti, a elija je takoe pokrivena tankim slojem dielektrinog materijala antireflektivnog sloja kako bi se minimiziralo odbijanje svetlosti od gornje povrine (slika 3).

- 10 -

Specijalni poluprovodni materijal od koga se prave fotonaponske elije, omoguava elektronima koji apsorbuju svetlosnu energiju da se oslobode od svojih atoma, i da se potom slobodno kreu kroz materijal prenosei elektrinu energiju. Tako generisana struja je, poto se kree samo u jednom smeru (kao kod baterija), jednosmerna. Poto je izlazna snaga jedne solarne elije relativno mala, u cilju poveanja izlaznog napona, struje i snage, solarne elije se grupiu u module, tako da moduli postaju osnovni sastavni delovi fotonaponskih sistema. Moduli sadre odreen 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 tipinom solarnom modulu elije su uronjene u laminat iji je prednji sloj od temperovanog stakla, a zadnja strana je zatvorena mekanim i fleksibilnim

plastinim slojem ili staklom. Fotonaponski paneli sadre jedan ili vie modula koji se mogu koristiti pojedinano ili u grupama u cilju formiranja modularnih sistema,

- 11 -

zajedno sa potpornim noseim strukturama i drugim neophodnim prateim komponentama...

Sistemi se mogu fiksirati u odreenom poloaju prema suncu ili se mehanikim putem njihov poloaj kontinualno moe prilagoavati pravcu sunevih zraka (sistemi sa praenjem sunca). Fotonaponski sistemi se klasifikuju ili po njihovoj predvienoj 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 razliitu efikasnost, reaguje na razliite delove sunevog spektra i pogodan je za razliite primene. Efikasnost solarne elije odreene povrine data je kao procentualni deo energije generisane od date koliine upadne svetlosti (fotona). Efikasnosti komercijalno raspoloivih fotonaponskih modula razliitih 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 odreene prednosti jer zahtevaju manje istog materijala i mogu se prilagoditi automatizovanoj masovnoj proizvodnji zbog naina na koji se priprema polazni materijal. Tankoslojni materijali (filmovi), ija je debljina svega nekoliko mikrona, usled utede materijala smanjuju cenu dobijene elektrine energije iz sunca. Tanki fotonaponski filmovi, koji iako imaju neto niu efikasnost, imaju sa druge strane i niu cenu koja ima vanu ulogu u odreivanju 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 nosei sistemi, a esto se kod savremenih sistema koriste invertori koji omoguavaju fleksibilnost pretvaranja jednosmerne u naizmeninu struju, kao i mogunost povezivanja sa elektro-distributivnom mreom. Jednosmerna struja proizvedena u solarnoj eliji putem provodnika odvodi se do kontrolera punjenja. Osnovna funkcija kontrolera je da sprei prekomerno punjenje akumulatora, ali ima i neke druge uloge u zavisnosti od specifinih primena. Ukoliko akumulator nije potpuno napunjen, postoji struja do akumulatora, gde se energija skladiti za kasniju upotrebu. Ako sistem treba da pokree ureaje koji rade na naizmeninu struju, deo fotonaponskog sistema e biti i invertori koji pretvaraju jednosmernu u naizmeninu struju. Viak energije koji se generie u autonomnim fotonaponskim sistemima u toku sunanih 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 naizmeninu struju, a viak elektrine struje ubrizgavaju u distributivnu elektrinu mreu. Tri tipine 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 najee se koriste u udaljenim oblastima. Fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom mreom predstavljaju jedan od naina da se izvri decentralizacija elektrine mree. Elektrina energija se ovim sistemima generie blie lokacijama na kojima postoji

- 13 -

potranja. Tokom vremena ovi sistemi e smanjiti potrebu za poveanjem kapaciteta novih elektrana, kao i prenosnih i distributivnih vodova.

Primene fotonaponskih sistema Fotonaponski sistemi su veoma raznovrsni: mogu biti manji od novia i vei od fudbalskog

igralita i mogu da obezbeuju energiju za bilo koji ureaj, od asovnika do itavih naselja, i uz sve to jedini izvor energije koji koriste je suneva svetlost. Uz jednostavnost rukovanja, navedeni faktori ih ine posebno privlanim za irok spektar primena. Nedavni porast proizvodnje fotonaponskih elija uz smanjenje njihove cene, otvorio je veliki broj novih trita uz veliki broj razliitih primena. Primene kao to su osvetljavanje, telekomunikacije, rashladni sistemi, pumpanje vode, kao i obezbeivanje elektrine energije za itava naselja (naroito u udaljenim oblastima), pokazale su se kao konkurentne i profitabilne u odnosu na ve postojee tehnologije. Uz to pojavila se relativno nova primena ovih sistema sa neverovatno velikim

- 14 -

potencijalom - fotonaponski sistemi koji zamenjuju fasadne i krovne graevinske elemente objekata.

Fasadni i krovni fotonaponski sistemi

Kao i svi dobri proizvodi, i elektrina energija ne samo da treba da zadovolji potrebe potroaa, ve treba da bude od koristi prirodnoj sredini u kojoj se proizvod koristi. Solarna elektrina energija moe da doprinese energetskoj ponudi uz istovremenu pomo u spreavanju 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 graevinsku strukturu, od autobuskih stanica do velikih poslovnih zgrada, pa ak i u bate, parkove itd. Iako tana prognoza fotonaponskog uinka u zgradama zahteva paljivu analizu faktora kao to su koliina sunevog zraenja koje pada na zgradu, elektrine stabilnosti elektro-distributivne mree itd., lako je shvatiti da ovakva tehnologija ima velike mogunosti. ak i u klimatskim uslovima koji se karakteriu osrednjom solarnom ozraenou, krov zgrade jednog domainstva dovoljan je za postavljanje fotonaponskog sistema koji objektu moe obezbediti dovoljno elektrine energije u toku cele godine. Fotonaponski moduli i generatori tradicionalno se postavljaju na specijalne potporne strukture, ali mogu se postaviti i na graevine, ili mogu da postanu integralni delovi zgrada obrazujui prirodan lokalni spoj ponude i potranje elektrine energije. Upotreba fotonaponskih sistema moe znaajno da smanji potronju elektrine energije iz elektrana. Zgrade mogu ak da se pretvore u male proizvoae i distributere elektrine energije, to

moe da bude od opte koristi. Sa arhitektonskog, tehnikog i finansijskog aspekta, fotonaponski sistemi integrisani u graevinske elemente imaju sledee karakteristike: ne zahtevaju dodatno zemljite i mogu se koristitu u gusto naseljenim urbanim sredinama, ne zahtevaju dodatne infrastrukturne instalacije, obezbeuju elektrinu energiju u toku najvee potranje (pikovi) i na taj nain smanjuju optereenje elektrine mree, mogu da smanje gubitke tokom prenosa i distribucije elektrine energije,

- 15 -

mogu u potpunosti ili delimino da obezbede elektrinu energiju za odgovarajuu zgradu,

mogu da zamene konvencionalne graevinske materijale i na taj nain obezbede dvostruku ulogu koja moe viestruko da se isplati, pruaju nove estetske mogunosti na inovativan nain, 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 klasine graevinske materijale, razlika u ceni izmeu solarnih elemenata po jedinici povrine i materijala koje mogu da zamene, je od posebnog znaaja. 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 praktino dodatne koristi od proizvodnje struje ovakvih fotonaponskih sistema besplatna korist.

Potencijali fotonaponskih ureaja Solarna fotonaponska tehnologija koja se ranije koristila uglavnom u svemirskim programima ili na udaljenim lokacijama, pa samim tim marginalna i egzotina u poetku, u poslednjih nekoliko godina postaje osnovna tehnologija za proizvodnju i distribuciju elektrine 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 poevi 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 domainstava koristi elektrinu energiju proizvedenu pomou fotonaponskih sistema. Novi svetski rekord u efikasnosti fotonaponskih elija 24. marta 2003. godine objavljeno je da je Solars Technology Centre proizveo fotonaponsku eliju veliine 125 mm ija je efikasnost 18,3%. Sve vei broj kompanija i organizacija aktivno uestvuje u promociji, razvoju i proizvodnji fotonaponskih ureaja i sistema. Kompanije koje proizvode i distribuiraju elektrinu energiju u saradnji sa proizvoaima solarnih ureaja, gradskim vlastima i fondovima planiraju i realizuju sve vee projekte stiui neophodno iskustvo, mobiliui panju javnosti, a pri tom sniavajui cenu elektrine energije. Trina

- 16 -

vrednost fotonaponske industrije trenutno iznosi vie od US $ 2 milijarde godinje, a oekuje se porast od preko 10 milijardi $ godinje do 2010 godine. Najnoviji predstavnici fotonaponske solarne industrije su i neke od vodeih svetskih naftnih i drugih hi-tek kompanija - BP Amoco, Shell, Kyocera, Mitsubishi, Sanyo i Sharp). Oekuje se da e krajem 2002 godine ukupni instalirani fotonaponski kapaciteti irom sveta biti blizu 3 GW. Pre destak godina oekivalo 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 kunih solarnih sistema u zemljama u razvoju. Meutim slika je danas sasvim drugaija i tritem dominiraju urbani (rezidencijalni) fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom mreom. Ilustracija ovog trenda u svetu tokom 2002 godine prikazana je naslici.

Predvia 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 oekuje se najvei relativni porast od 50% godinje u broju umreenih solarnih elektrana. tavie, studije Evropske fotonaponske industrijske asocijacije (EPIA) i organizacije Greenpeace predviaju 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 veeg broja zemalja. Japansko Ministarstvo za

- 17 -

ekonomiju, trgovinu i industriju (METI), planira da instalira fotonaponske sisteme snage skoro 5 GW do 2020 godine, a predvia se da do 2030 ovi kapaciteti porastu na 82.8 GW. Oekuje se da se u toku istog perioda cena sistema snage 3 kW smanji sa $3/W na $1.5/W. Nemaka prua ilustrativni primer usvajanjem dalekosenog zakona o obnovljivoj energiji po kome se poevi od 1. januara 2000. godine vlasnicima umreenih fotonaponskih sistema ispauje 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 poveana sa 350 MW sredinom 2002 godine). Pokazalo se da je ovakav prilaz imao snaan podsticaj za poveanje broja instaliranih fotonaponskih sistema irom Nemake. Cilj Evropske unije je da do 2010 godine ukupni kapacitet instaliranih fotonaponskih sistema dostigne 3 GW, a EPIA potvruje da se ovaj cilj moe ostvariti pod uslovom da se cene modula smanje ispod 2/W, to bi uslovilo da cene gotovih sistema budu izmeu 2.75 i 3 /W do kraja istog perioda. Od 1995 godine amerika industrija fotonaponskih sistema pokazuje godinji rast od 30% a ukupni instalirani kapaciteti dostiu 350 MW. Vaan podsticaj za fotonaponsko trite uinjen 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 ouvanje prirodne sredine, kao to je Greenpeace, aktivno promoviu primenu fotonaponskih sistema u cilju poveanja potranje, a smanjenja cena. Trenutno se cene solarnih modula kreu od oko 4 do 5/W, a kompletni sistemi se instaliraju po ceni od 4-8/W, u zavisnosti od tipa i veliine sistema. Uz tipinu godinju proizvedenu snagu izmeu 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 omoguuje pouzdano predvianje cene od 2-3/W do 2010 godine. Oekuje se da cena fotonaponskih sistema padne na oko l /W, to bi znailo da je cena fotonaponski generisane struje manja od 10 centi po kilovatasu.

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 korienja energije, brz porast korienja obnovljivih energetskih kapaciteta i korienje fosilnih goriva uz pridravanje visokih ekolokih normi u cilju ouvanja prirodne sredine i klimatskih uslova. Uprkos velikog dugoronog potencijala, fotonaponska tehnologija e u poetku 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 politiku klimu u zemljama kao to su Japan, Nemaka i panija, obeavaju dobru perspektivu fotonaponskim tehnologijama i u Srbiji. Meutim, fotonaponska industrija zahteva pogodne i stabilne politike uslove u Srbiji za konstantan i odriv razvoj. Brze ili nagle promene u uslovima i iznosima subvencija te politikim stavovima mogu da dovedu u

pitanje pozitivan razvojni trend. Uzimajui u obzir dananji znaaj fotonaponske tehnologije, njihove dugorone 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 preduzea.

Mogunosti korienja suneve toplotne energije Kada bi samo 300.000 domainstava 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. Sunevo zraenje na Zemlju dostie energiju od 1000 W/m2 pri emu korisno dozraena energija na jedinicu povrine zavisi od orijentacije i nagiba povrine, od konstrukcije i energetskih karatkeristika prijemnika suneve energije, doba dana, doba godine, vremena insolacije, atmosferskih uslova i dr. Najee primenjivana tehnologija za korienje sunevog zraenja bazirana je na principu toplotnog dejstva sunevog zraenja, pri emu se energija sunevog zraenja transformie u toplotu na apsorberu prijemnika suneve energije (toplotni kolektori). Kod ovih tipova kolektora ostvaruje se stepen efikasnosti transforamcije dozraene suneve energije u korisno odvedenu toplotu od 35 do 55%.

- 20 -

Toplotna konverzija suneve energije Sunani kolektori mogu se podeliti na dve glavne grupe po tipu fluida koji prenosi sunevu energiju. To su kolektori sa tenim fluidom i sa vazduhom. Svaka od ovih grupa deli se na tri podgrupe odreene po temperaturnom opsegu rada. Ravni niskotemperaturni

Srednje temperaturni - sa koncentrisanjem sunevog zraenja Visoko temperaturni - sa koncentrisanjem sunevog zraenja Ravni niskotemperaturni prijemnici su tehniki najjednostavniji sa aspekta izrade, a u njima se ostvaruju radne temperature do 100C (u praznom hodu i do 180C). Apsorber toplote je metalni ili plastini. Toplota se odvodi vazduhom, vodom ili nekom drugom tenou na bazi antifriza i predaje potroau direktno ili preko razmenjivaa toplote i grejnih tela. Kolektori se najee montiraju na krovu kue 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 kreu do 100C.

Ravni niskotemperaturni prijemnici suneve energije Ovaj tip solarnog kolektora sastoji se iz sledeih elemenata: transparenta

apsorbera termike izolacije kuita

Transparent (prozirna pokrivka) ima zadatak da zatvori prostor ispred apsorbujue ploe ime smanjuje toplotne gubitke, a da pri tome obezbedi to bolji prodor sunevih zraka do apsorbujue povrine. U praksi se najee koristi obino prozorsko staklo debljine 4mm, kao i kaljeno staklo debljine 5 mm, a mogu se koristiti i providni plastini materijali debljine do 2mm kao i specijalne ultravioletno stabilne plastine folije. U zavisnosti od otpornosti materijala na degradaciona dejstva iz okoline, posebno na dejstvo sunevog ultravioletnog zraenja, moe se proceniti koliko e se smanjivati svetlosna propustljivost tokom vremena eksploatacije. Solarni kolektori sa jednostrukom prozirnom pokrivkom obino se koriste u instalacijama grejanja sanitarne ili tehnike vode u prelaznim ili letnjim periodima kada su spoljne temperature vie. Dvostruka transparentna pokrivka obino se primenjuje kod

- 21 -

kolektora predvienih 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 izmeu ova dva tipa kolektora znatno manja. Tako na primer pri temperaturi radne tenosti na ulazu u kolektor od 60C (zimi kada je temperatura okolnog vazduha 10C i snaga sunevog zraenja oko 600W/m2) efikasnost posmatranog kolektora sa jednostrukim zastakljenjem je ravna nuli (nee se dogrevati radna tenost) 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 sunevo zraenje u toplotu i predstavlja kljuni element od koga najvie zavisi efikasnost apsorbcije sunevog zraenja, emisija toplote u okolinu (toplotni gubitak) i efikasnost prenosa toplote sa apsorbujue povrine na radni medijum koji hladi apsorber. Kvalitetni apsorberi se izrauju od bakra, aluminijuma i nerajuih elika. Apsorberi od plastinih masa spadaju u manje kvalitetne. Selektivni apsorbujui slojevi koji se nanose hemijskim tretmanom na apsorber obezbeuju znatno bolje radne karakteristike (nizak koeficijent emisije zraenja), 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 tenost na bazi antifriza. Termika izolacija je vrlo bitan element koji smanjuje toplotne gubitke sa zadnje i sa bonih strana kolektora. Kao materijal najvie se koristi ekspandirana poliuretanska pena, jer ima stabilne mehanike i termike osobine. Pored termoizolacionih karakteristika ovaj materijal i ukruuje kuite kolektora, a ne upija vlagu. Staklena i mineralna vuna su dosta nepogodne za rukovanje i mogu da prime znaajne koliine vlage ime se smanjuje trajnost i efikasnost kolektora. Kuite kolektora objedinjuje sve njegove elemente u jednu funkcionalnu celinu. Izrauje se najee od metala (eloksirani aluminijum), a ree od plastinih materijala. Upotreba raznih gumenih ili silikonskih zaptivki je neophodna radi smanjenja prodora hladnog vazduha i vlage u kuite. Kolektori imaju povrinu obino 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 kree se od 60 do 100 mm. Masa kolektora se kree u granicama od 25 do 50 kg po jednom kvadratnom metru prijemne povrine. Integralni prijemnici suneve energije nastali su iz tenje da se dobiju jednostavniji i jeftiniji solarni kolektori sa istim efektima kao i klasini tipovi. To je ostvareno integrisanjem funkcije prijemnika solarne energije i dela

- 22 -

graevinskog objekta (fasade ili krova), tako to se vri direktno integrisanje kolektora u funkcionalnu celinu sa objektom. Efekti ovakve konstrukcije su obino dvostruki: poboljava se termika karakteristika zida ili krova i obezbeuje projektovana koliina energije. U tom sluaju obino je cena izrade fasade ili krova nia jer kolektor ini spoljnu oblogu objekta. Ovaj tip gradnje obino koristi vazduh kao radni medijum.

Solarne instalacije

Instalacije sa tenim radnim medijumom

Kod instalacija sa tenim radnim medijumom, nosilac toplote moe da bude voda, voda pomeana sa antifrizom ili tenost na bazi antifiriza koja je specijalno razvijena za primenu u solarnim instalacijama. U ovakvoj instalaciji tenost koja se zagrejala potiskuje se centrifugalnom pumpom ka razmenjivau toplote. U njemu se greje potrona sanitarna ili tehnoloka voda. Izmenjiva se moe napraviti i sa veom koliinom vode tako da se u njemu istovremeno vri razmena i akumulacija toplote. Kod veih instalacija izmenjiva i skladite toplote su obino 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 ugrauje i elektrini

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

- 23 -

bojler se nalaze na zajednikom postolju tako da se uz minimum instalacija dobija jeftin i pouzdan sistem. Ovakav nain grejanja vode primenjuje se najee 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, obino se zagrejan vazduh iz kolektora dejstvom ventilatora potiskuje kroz kanalski razvod do grejane prostorije. Ukoliko se u prostorijama vazduh ne zagauje onda se tako rashlaeni vazduh ponovo potiskuje u solarni kolektor na dogrevanje. Kada je u pitanju instalacija kod koje postoji mogunost da se promeni kvalitet vazduha (estice praine ili vlaga u sluaju suara) potrebno je primeniti otvoreni sistem. U njemu vazduh iz spoljanje sredine ulazi u sunani kolektor, a iz grejane prostorije se odvodi napolje u atmosferu zajedno sa znaajnom koliinom toplote. Kod sloenijih sistema energetski efekti se mogu poveati ugradnjom razmenjivaa toplote tipa vazduh - vazduh uz znatno poveanje cene tako izgraenog sistema. Skladite toplote obino se formira ispod povrine zemlje (najee ispod grejanog objekta) u termoizlovanom prostoru

- 24 -

popunjenom nekim vrstim materijalom sa to boljom toplotnom kapacitivnou. Najee se primenjuje lomljeni kamen, a mogu se koristiti i staklene boce napunjene vodom.

Grejanje prostorija

U naem podneblju ukupno energetsko dejstvo sunevog zraenja zimi je manje od letnjeg, ali je jo uvek dovoljno efikasno za korienje. Tako na primer iz komercijalnih tipova solarnih kolektora moe se u grejnoj sezoni dobiti - po jednom kvadratnom metru u jednom danu - energija koja se kree (u zavisnosti od meseca u godini i lokacije potroaa) od 1,2 do 3kWh. To znai da prijemnik suneve energije moe u toku jednog meseca da preda nekom potroau toplotu od 36 do 90 kWh sa jednog kvadratnog metra kolektora. Poto se temperatura radnog fluida pri preporuenim brzinama strujanja u toku zimskog perioda kree od 40 do 60C, jasno je da ove temperature nisu dovoljne za centralno toplovodno grejanje. Meutim, u prelaznim periodima sa spoljnim tempraturama oko 0C ovaj nain 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 kua ili stanova zavise od vie faktora, meu kojima ispravno i optimalno projektovanje ima prvorazrednu ulogu. Termike karakteristike grejanog objekta direktno utiu na veliinu toplotnih gubitaka, a time i na potrebe za toplotnom energijom. Na taj nain se dolazi do toga da je dobra toplotna izolacija kljuni element u utedi energije i da je to najbolji i najekonominiji nain 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 elektrinom energijom. To je jedan od najneracionalnijih naina grejanja gledano sa aspekta cele drave.

Nivo potrebnih ulaganja u solarne instalacije za domainstva

Grejanje sanitarne vode Potrebna ulaganja: 15 - 25 EUR/m2, odnosno 900 do 1.500 EUR/domainstvu Napomena: Manje vrednosti se odnose na jeftinije solarne kolektore i jednostavnije instalacije. Vee vrednosti se odnose na skuplje sisteme sa sloenijim instalacijama sa

- 25 -

razmenjivaem toplote, sistemom za prinudnu cirkulaciju i automatikom za regulaciju rada.

U Evropi je tokom 2002. instalirano 1,19 miliona m2 solarnih termikih 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 obezbeivanje grejanja stambenog prostora su sloeniji, a investiciona ulaganja vea. Ukoliko se pravi nov objekat u kome je predvieno solarno grejanje prostora efekti su najbolji uz minimalnu cenu. Adaptacija ve izgraenih objekata je sloeniji postupak sa veim trokovima. Potrebna ulaganja: 50 100 EUR/m2, odnosno oko 3.000 do 6.000 EUR/domainstvu Napomena: Manje vrednosti se odnose na stanove i kue sa boljim termikim karakteristikama zidova i manjim toplotnim gubicima kroz procepe; boljim mogunostima aplikacije integralnih solarnih kolektora; boljim rasporedom prostorija i prozira na objektu kao i boljom orijentacijom prijemne povrine objekta. Efekti: Optimalnom instalacijom i veliinom solarnih kolektora omoguuje se kod standardno izgraenih objekata pokrivenost potreba grejanja od 50 do 60% tokom cele godine.

Potencijal Srbije i Crne Gore u primeni toplotnih kolektora Energetski potencijal je zadovoljavajui na celoj teritoriji Srbije i mogue je efikasno korienje termikog dejstva sunevog zraenja. U prethodnom dugom periodu ovaj prirodni, ekoloki i ekonomski najpovoljniji vid korienja energije nije mogao da se primenjuje jer nije postojala nikakva stimulacija stanovnitva. Sada kada se nedostatak energije u itavom sveti drastino osea i kada cena struje u Srbiji raste kako bi dostigla cene u Evropskoj Uniji ista ekonomska raunica e dovesti do upotrebe najracionalnijih izvora energije. Stimulacija drave u obliku poreskih olakica za instaliranu opremu sigurno bi se viestruko isplatila u poreenju sa novim investicijama u elektroprivredu koje nas oekuju. Takoe u poreenju sa dobijanjem energije iz fotonaponskih elija ili vetrogeneratora upotreba solarnih kolektora je najekonominija u sadanjem trenutku i moe se primenjivati od individualnih korisnika do veih sistema. Ekonomski i ekoloki razlozi dovode do ulaganja u istraivake i razvojne projekte koji svojim rezultatima pokreu investicije u proizvodnji opreme za eksploataciju energije. Apsurdno je da siromane zemlje koje

- 26 -

skupo plaaju uvozne energente i opremu za proizvodnju energije ne uine napor da na bazi ekonomskih raunica 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 elektrinu mreu prvi vetrogenerator u Srbiji. Snaga generatora je 11 kW, a prenik elise je 13 m. Proizvoa vetrogeneratora je danska firma Gaia Wind.

Energija vetra Energija sadrana u kretanju vazdunih masa - vetru - oduvek je pobuivala panju istraivaa koji su eleli da je korisno upotrebe. Jedra, a kasnije i vetrenjae bili su jedini nain za pretvaranje energije vetra u mehaniki rad. Od svih izazova koji stoje danas na raspolaganju savremenom oveku postoji jedan koji pleni svojom uzvienou i snagom. To je trka oko sveta. Pored svih moguih prevoznih sredstava jedino se u jedrenju odrzavaju trke oko sveta to na slikovit nain govori o moi vetra. Sada, a i u budunosti energija vetra se pokazala kao najozbiljniji obnovljiv izvor energije pri dostignutom razvoju tehnologije. Osnovni razlozi za to su: neizmerna koliina energije mogunost pretvaranja u elektrinu energiju pomou vetrogeneratora

pad cena vetrogeneratora i pratee opreme srazmerno sve veoj upotrebi energije vetra ekoloki potpuno ist nain pretvaranja energije mala zauzetost zemljita Energetske krize, smanjenje zaliha fosilnih goriva i enormno zagaivanje planete uticali su da se industrija za proizvodnju vetrogeneratora (VTG) poslednjih 30 godina

- 27 -

razvijala u svetu skoro istom dinamikom kao i industrija raunarske opreme, a danas se smatra vrlo stabilnom i perspektivnom.

Po predvianjima mnogobrojnih eksperata, oekuje se dalji intenzivan rast instalisanih kapaciteta, a trendovi daljeg poveanja ekonominosti, kao i sve ozbiljnije pogoranje stanja ivotne sredine, potvruju takve pretpostavke. Do kraja 2001. godine u svetu je instalisano 56.000 vetrogeneratora sa kapacitetom od 25 GW. Prole godine je poveanje kapaciteta iznosilo 52%. Nemako trite ima i dalje najvei udeo, trite SAD dri drugo, a panija je dola na tree mesto.

Energetski deficit i neminovnost upotrebe ekoloki istih izvora energije primorae i Srbiju i Crnu Goru da pone da investira u razvoj i eksploataciju energije vetra.

Tehnologija korienja energije vetra Pretvaranje energije vetra u elektinu energiju vri se pomou vetrogeneratora. Vetrogenerator pretvara kinetiku energiju vazduha koji se kree (vetra) pomou lopatica rotora (elise), prenosnog mehanizma i elektrogeneratora u elektrinu energiju. Energija dobijena iz vetra zavisi od srednje brzine vetra i to tako to je proporcionalna treem stepenu brzine vetra. Vetrogenerator ne moe da transformie celokupnu kinetiku energiju vetra koji struji kroz povrinu koju obuhvataju kraci rotora. Albert Dec je 1919. godne dokazao da se maksimalno 59% ukupne kinetike energije vetra moe pretvoriti u mehaniku energiju rotora vetrogeneratora. Proizvoai vetrogeneratora uglavnom daju krivu izlazne snage u zavisnosti od brzine vetra kao to se vidi na slici.

- 28 -

Moderni vetrogeneratori poinju da proizvode elektrinu 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 ekonominu proizvodnju struje ukoliko je srednja godinja brzina vetra vea od 6m/s. Usled trenja izmeu struje vazduha i tla, kao i unutranjeg viskoznog trenja brzina vetra raste sa poveanjem visine iznad tla. Jasno je da na profil brzine vetra utie hrapavost terena, prisustvo prirodnih i vetakih prepreka kao i drugi topografski elementi. Poto se ovi parametri razlikuju od lokacije do lokacije potrebno je prilikom izbora lokacije voditi rauna da se dosegne to povoljnija srednja godinja brzina vetra. Od toga direktno zavisi koliina proizvedene elektrine energije. ak i male greke u odabiru najpovoljnije lokacije u dugogodinjem bilansu proizvodnje daju znaajna 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 najee slue za punjenje akumulatora tamo gde ne postoji elektrina mrea, a energija se obino koristi za osvetljenje i TV prijemnik. Vetrogeneratori srednjih snaga do nekoliko desetina kilovata daju trofaznu struju i obino se prikljuuju na niskonaponsku distributivnu mreu. Na izlazu vetrogeneratora dobija se naizmenina trofazna struja napona 690 V i frekvencije 50/60 Hz. Pomou transformatora se napon podie na 10 - 30 kV to odgovara naponu srednjenaponskih mrea. Svi vetrogeneratori veeg kapaciteta (od

- 29 -

10 kW do 3 MW) koriste se kao elektrane, to znai da proizvedenu energiju predaju elektroenergetskom sistemu. Najee primenjivani moderni vetrogeneratori su kapaciteta od 500 kW do 3 MW mada se grade i vei. Najekonominija primena vetrogeneratora je njihovo udruivanje na pogodnim lokacijama u takozvanu farmu vetrenjaa. Takva elektrana moe da ima kapacitet od nekoliko MW do nekoliko stotina MW koji obezbeuje vie desetina vetrogeneratora.

Ekonominost korienja 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 vetrenjaa su znatno pojeftinili u poslednjih desetak godina i ta tendencija e se i dalje nastaviti. Na taj nain je i cena elektrine energije dobijene iz vetrogeneratora drastino smanjena. Na to je dodatno uticalo i smanjenje operativnih trokova i rast efikasnosti i pouzdanosti. U SAD u dravi Ajova poeo je sa realizacijom projekat izgradnje farme vetrenjaa snage od 310MW koja e se sastojati od 180 do 200 vetrogeneratora snage od 1,5 do 1,65 MW. Obzirom da kod korienja 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 kreu od 75% do 90% ukupnih trokova. Investicioni trokovi su trokovi izgradnje vetrogeneratora ili farme vetrenjaa, ukljuujui trokove izgradnje pristupnih puteva ukoliko je potrebno i trokove prikljuivanja na elektroenergetski sistem. Obino su lokacije sa povoljnim uslovima za gradnju farme vetrenjaa udaljene od drumskih i energetskih magistrala i to povezivanje utie na poveanje investicionih trokova. Cena vetrogeneratora se kree od 600 do 900 po instalisanom kW. Sa poveanjem brzine vetra raste koeficijent korisnog dejstva to postavlja zahtev za podizanjem visokih stubova. Finansijski efekti u znaajnoj meri utiu na odluku o investiranju u proizvodnju elektrine energije pomou vetrogeneratora. Iako cena elektrine energije iz vetra zavisi od raznih institucionalnih faktora, referentne vrednosti se mogu izraunati primenom

preporuene prakse za proraun cena elektrine energije, od strane Meunarodne agencije za energiju. Zbog irokog opsega kamatnih stopa mora se izraunati visoka, srednja i niska cena elektrine 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. Koliina godinje proizvodnje elektrine 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 elektrine energije dobijene iz ovih izvora prikazju manjim od realnih. Takoe, energija iz vetrogeneratora se obino proizvodi blie potroaima ime se smanjuju gubici u prenosu elektrine energije i ovako dobijena energija ima poveanu konkurentnost. Prilikom razmatranja cene elektrine 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, ukljuujui subvencije industriji za proizvodnju elektrine energije i istraivake i razvojne trokove, porezi, oslobaanja od poreza, Trokovi nastali usled emisije tetnih gasova (ne ukljuujui CO2) koji utiu na zdravlje

- 31 -

i ivotnu sredinu, Trokovi globalnog zagrevanja koji se pripisuju emisiji CO2. Opte prihvaeno miljenje je, da je cena elektrine energije dobijene od vetra padala mnogo bre od cena dobijenih iz drugih izvora, kao i da e se taj trend u budunosti i nastaviti. Faktori koji izazivaju permanentni pad cena vetrogeneratorskih sistema su: trend izgradnje veih turbina opadanje infrastrukturnih trokova poveanje efikasnosti vetrogeneratora smanjenje trokova sirovina od kojih se izrauju vetrogeneratori.

Uticaj vetrogeneratora na ivotnu sredinu Energetika je jedan od najveih globalnih zagaivaa, gledano kroz emisiju zagaujuih materija i otpad koji se stvara kao posledica proizvodnje. tetni uticaji na ivotnu sredinu od proizvodnje elektrine 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 zagaenja, borba protiv globalnog

zagrevanja i klimatskih promena, borba za racionalnije korienje resursa. Prilikom planiranja novih kapaciteta, mnoge energetske kompanije se odluuju za farme vetrenjaa zbog toga to njihova primena ima ekonomskog i ekolokog smisla. Evropska Unija je zbog izgradnje vetrogeneratorskih kapaciteta intenzivnije od oekivane uradila reviziju strategije ime je poveala 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 naroito emisije CO2 u atmosferu. Meu svim obnovljivim izvorima energije, energija vetra je rangirana kao jedna od najjeftinijih opcija za smanjenje emisije CO2, ali i emisije drugih zagaujuih materija. Moderni vetrogenerator od 600 kW e tokom svog radnog veka na prosenoj lokaciji, u zavisnosti od vetrovitosti mesta i stepena iskorienja kapaciteta, spreiti emisiju za otprilike 20.000 do 36.000 tona zagaujuih materija. Radi sticanja relativnih odnosa,

- 32 -

predstavljen je u tabeli primer procenjenog smanjenja emisije zagaujuih materija u decembru 1997. godine, na nivou EU.

Negativni trendovi u korienju fosilnih goriva nameu znaajna istraivanja u cilju iznalaenja efikasnih naina korienja obnovljivih izvora energije. Energija vetra, ve pri sadanjem stanju tehnologije, zbog neiscrpnosti vetra i iroke rasprostranjenosti na svim svetskim meridijanima, moe znaajno doprineti stabilnosti i raznolikosti u energetskom snabdevanju, uz istovremeno smanjenje tetnih atmosferskih emisija. Urbanizacija, otpad, zagaenje tla su faktori koji bitno aktuelizuju problem ouvanja 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 uveava kada se ukljue 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 vetrenjaa su izuzetno ekonomine po pitanju iskorienja zemljita. Vei deo zaposednutog zemljita na kome je izgraena farma (oko99%) moe se za vreme eksploatacije koristiti za poljoprivredu. Negativni uticaji vetrogeneratora na ivotnu sredinu postoje ali su ti uticaji zanemarljivi u poreenju sa pozitivnim elementima. Takoe 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 beznaajne negativne karakteristike vetrogeneratora i mogu se lako izbei ili umanjiti.

Energetske potrebe Srbije i Crne Gore

Da bi se dao odgovor na pitanje o koliini kvalitetnog vetra koji bi se mogao na ekonomski isplativ nain konvertovati u elektrinu energiju, potrebno je, pored karakteristika vetra, voditi rauna o: rezervama fosilnih goriva, ceni elektrine

energije iz fosilnih goriva, ouvanju ivotne sredine, koliinama naftnih derivata i gasa koje uvozi naa zemlja, trendu rasta i strukturi potronje energije i slino. 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 elektrine energije u SCG je u toku 2002. godine iznosila oko 35 TWh. Na osnovu ovih podataka se izraunava da je srednji faktor iskorienja proizvodnih kapaciteta u SCG 47%. Proseni faktor iskorienja kapaciteta vetrogeneratora je u opsegu 20% do 40%, zavisno od stabilnosti vetra, sposobnosti mree da preuzme

elektrinu energiju i od drugih meteorolokih i tehnikih parametara. Ovo znai da objektivno 1 MW proizvodnih kapaciteta u prosenom vetrogeneratoru u kvantitativnom energetskom smislu odgovara oko 0,5 MW instalisanih u prosenoj hidro ili termoelektrani. Meutim, energija koju proizvodi vetrogenerator je vrnog karaktera, jer vetra proseno najvie ima onda kada je potronja najvea, to znai 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 elektrine energije proizvedene u vetrogeneratorima. I pored preduzetih mera u pogledu poveanja energetske efikasnosti i revitalizacije proizvodnih i prenosnih kapaciteta u EPS-u se od 1997. god. permanentno javlja deficit u elektrinoj 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 elektrine energije je u proteklom periodu reavan uvozom skupe elektrine energije i restriktivnim merama u isporuci elektrine energije. Prevazilaenje elektoenergetske krize moglo bi se reiti kupovinom i montaom 2000 do 3000 vetrogeneratorskih jedinica prosene snage 1 MW, uz uslov da je na tehniki iskoristiv vetropotencijal vei od 3 GW. Nemaka planira da do 2030. godine u Severnom i Baltikom moru instalira vetrogeneratore ukupne

- 34 -

instalisane snage oko 20.000 MW. Za ostvarivanje ovih planova bie potrebno oko 20 milijardi evra! U daljem tekstu bie pokazano da Srbija i Crna Gora imaju tehniki iskoristiv vetropotencijal u rasponu od 8 do 15 GW to je znatno vie od naeg trenutnog deficita u elektrinoj energiji. Ako se uzme u obzir i rast potreba za elektrinom 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 odreivanja 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 Nemakoj, koja je poetkom 1996. godine imala instalisano 1132 MW da bi u junu 2003. godine oko 15.000 vetrogeneratorskih jedinica ukupne instalisane snage od 12.500 MW uestvovalo sa oko 5% u ukupnoj proizvodnji elektrine energije u ovoj zemlji. Vodeu ulogu u Evropi i svetu u pogledu odnosa izgraenih vetrogeneratorskih postrojenja prema povrini ima Danska (koja trenutno ima instalisano oko 3GW u vetrogeneratorima koji uestvuju sa oko 20% u ukupnoj nacionalnoj proizvodnji elektrine energije). Obzirom da Nemaka i Danska imaju najvee iskustvo u oblasti vetroenergetike, kao i verifikovane procene svog globalnog vetroenergetskog potencijala kroz znaajna izgraena vetroenergetska postrojenja, prirodno je pokuati uspostaviti odreenu slinost i analogiju izmeu njihovih vetroenergetskih potencijala i potencijala SCG. Vetropotencijal Danske je sadran u kopnenim i morskim priobalnim vetrovima. Pored izgraenih 3 GW u vetrogeneratorima, Vlada Danske je odobrila gradnju novih 4 GW do 2010. godine a dugoroni planovi (do 2020.) su izgradnja ukupno 10 GW koji bi proizvodili oko 50% nacionalnih potreba za elektrinom energijom. Na osnovu ovih planova koji se temelje na realnim vetroenergetskim resursima, moe se zakljuiti da su vetroenergetski resursi Danske oko 20 GW. Ovaj podatak je potvren i na internet sajtu minstarstva za energetiku Danske. Oni eksplicitno tvrde da je njihov tehniki 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 praktinih iskustava. Analizirajui 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 veu povrinu moe se proceniti da je tehniki iskoristiv vetropotencijal na kopnu SCG oko: P = 20 GW= 20.000 MW. Ministarstvo za ekonomiju Nemake je u studiji o vetroenergetskom potencijalu kopnenih vetrova u Nemakoj iznelo podatak da je ukupni iskoristivi vetropotencijal kopnenih vetrova u Nemakoj oko 64.000 MW instalisane snage vetrogeneratora. Analizirajui vetrove Nemake i SCG moe se konstatovati da su intenziteti srednjih godinjih brzina vetrova jako slini. Pod pretpostavkom da su brzine vetrova u SCG 10 do 20% manje nego u Nemakoj, 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 zakljuiti da je globalni tehniki iskoristiv vetroenergetski potencijal u Srbiji i Crnoj Gori: P = [8 15] GW = [8.000 15.000] MW, odnosno, ako bi vetrogeneratori radili sa faktorom iskorienja od 20% mogli bi proizvesti elektrinu energiju od 17.500 GWh/god. ili 17,5 TWh/god. Osnovni tehniki problem integracije vetrogeneratora u elektroenergetski sistem je sadran u samoj prirodi vetra. Vetar kao stohastiki izvor ima mali stepen kompatibilnosti pa se javljaju problemi u planiranju i regulaciji elektroenergetskih sistema koji imaju veliko procentualno uee vetrogeneratora u ukupnoj proizvodnji elektrine energije. Prema studijama koje su se bavile analizom maksimalnog uea vetrogeneratora u ukupnoj proizvodnji prosenog EPS-a , pokazalo se da je tehniki maksimum uea vetrogeneratora u ukupnoj globalnoj proizvodnji elektrine energije oko 20%. Ovaj stepen participacije vetrogeneratora podrazumeva postojee konfiguracije elektrenergetskih sistema. Pojaanjem interkonekcije i izgradnjom akumulacionih sistema ovaj procenat se moe poveati. Elektroenergetski sistemi SCG su strukturno povoljni za integraciju vetrogeneratora. Postojanje reverzibilne hidrolektrane Bajina Bata omoguava preuzimanje vika elektrine energije u uslovima pojaanog vetra odnosno proizvodnje vetrogeneratora. Takoe, stabilni hidropotencijali (erdapske hidroelektrane) mogu da obezbede efikasnu regulacionu rezervu i time stabilan rad sistema i u uslovima velike varijacije u proizvodnji vetrogeneratora. Dakle, postojea struktura elektrinog proizvodnog sistema u SCG omoguava ukljuenje vetrogeneratora u elektroenergetski sistem. to se tie prenosnog sitema, on bi prikljuenjem vetrogeneratora bio u znaajnoj meri rastereen jer se vetrogeneratori prikljuuju po pravilu na distributivne sisteme. Osim rastereenja bili bi smanjeni i gubici u prenosnoj mrei na raun decentralizacije proizvodnje. Obzirom da je vetar stohastiki izvor, vano je analizirati u kojoj meri se

- 36 -

poklapaju godinje fluktuacije vetra i zahtevi potroaa za elektrinom energijom. Na slikama 12 i 13 je prikazana tipina sezonska varijacija srednje brzine vetra i tipian dijagram potronje elektrine 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 vee od 7 m/s, snage 400 600 W/m2. Na ovom prostoru je mogue 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. Istoni 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, Divibare su planinske oblasti gde bi se merenjem mogle utvrditi pogodne mikrolokacije za izgradnju vetrogeneratora. 4. Panonska nizija, severno od Dunava je takoe bogata vetrom. Ova oblast pokriva oko 2000 km2 i pogodna je za izgradnju vetrogeneratora jer je izgraena putna infrastruktura, postoji elektrina mrea, blizina velikih centara potronje elektrine energije i slino. U perspektivi bi se u ovoj oblasti moglo instalirati oko 1500 do 2000 MW vetrogeneratorskih proizvodnih kapaciteta.

Zakljuak: U proizvodnji elektrine energije nijedan izvor energije nije imao tako dinaminu ekspanziju u poslednjih dvadesetak godina. Savremeni verogeneratori dostiu snagu od 5 MW i vie, a po ekonominosti su izjednaeni sa klasinim izvorima energije. Konkurentnost im se znaajno poveava pogotovo kada se u poreenja uvrsti uticaj na ivotnu okolinu. U narednom periodu moe se oekivati da e energija vetra kao najznaajniji obnovljiv izvor zauzeti znaajno mesto u ukupnom svetskom energetskom bilansu. Za Srbiju je primena obnovljivih izova energije primarni cilj oko koga treba da se okupe stratezi energetskog razvoja, politiari i strunjaci. Pri sadanjem konstantnom deficitu elektrine energije najbri put u praenju potronje energije je tednja i gradnja postrojenja za eksploataciju obnovljivih izvora energije.

- 38 -

Hidroelektrina energija Hidroenergetski potencijal vodotokova predstavljao je vekovima vaan izvor energije, a tragovi korienja vodotokova mogu se pratiti jo od drevnog Egipta, Persije i Kine, gde su korieni za navodnjavanje kao i za mlevenje zrnevlja i pravljenje brana. Na kraju devetnaestog i poetkom dvadesetog veka osnovni cilj razvoja hidroenergije bio je mehaniko pokretanje maina korienjem kaieva, konopaca i prenosnih zupanika. U ranoj fazi eksploatacije hidroenergetskih potencijala generisana elektrina energija retko je prelazila nekoliko stotina kilovata. ak i danas hidroenergija predstavlja vaan izvor elektrine energije u svim krajevima sveta. Veliki napredak je uinjen u razvoju i poboljanju opreme u cilju zadovoljavanja sve kompleksnijih zahteva koje postavlja rad i odravanje sve veih hidroelektrana, tako da danas hidroelektrine instalacije slue milionima ljudi irom sveta. Poveanje cene nafte u svim zemljama i poveana zabrinutost o negativnim uticajima sagorevanja uglja, nuklearne energije, pa i velikih hidroelektrana, na prirodnu okolinu, poveali su zanimanje za korienje 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 korienje hidroenergetskog potencijala malih vodotokova ukljuuju one instalacije koje imaju mali pad (obino ispod 40 metara) i mali kapacitet (nominalno manje od 16 000 kW). Hidroelektrina energija se dobija kroz dve faze. U prvoj fazi potencijalna energija vodene mase pokree hidraulinu turbinu i pretvara se u mehaniku energiju, a u drugoj fazi ova mehanika energija pokree generator koji je pretvara u elektrinu energiju. Snaga generisane elektrine energije zavisi od protoka vodene mase i razlike u nivou izmeu izvora vodotoka i ispusta akumulacije (pad). Veina hidroelektrinih instalacija zahteva izgradnju brane koja omoguava regulaciju vodotoka, ali i poveanje 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 hidromehaniki sistem, koji se sastoji od turbina, uzvodnih i nizvodnih vodotokova koji se kanaliu i kontroliu regulacijom protoka. Pored toga postoji elektrini sistem, koji se sastoji od generatora, transformatora, prekidaa i kontrolne opreme. Trenutni pravac razvoja malih hidroelektrana podrazumeva da se iskoristi brana i postojei vodotokovi kako bi se izbegli problemi koji mogu da se jave usled promene upotrebe vodotokova, odvodnih puteva i poveane akumulacije iza brane. Male hidroelektrane

- 39 -

pruaju odreene 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 poreenju sa slinim efektima koje prouzrokuju velike hidroelektrane. U nekim sluajevima brane mogu da poveaju protok odravajui 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 poreenju sa velikim hidroelektrinim projektima.

Energetski potencijal malih vodotokova u Srbiji Ukupni hidropotencijal Srbije procenjen je na oko 31.000 GWh godinje. Vei deo tog potencijala (oko 62%) je ve iskorien jer je ekonomski opravdano graenje veih proizvodnih kapaciteta. Ostatak hidropotencijala je iskoristiv gradnjom manjih i skupljih objekata posebno ako se rauna na mini i mikro elektrane. Neke procene potencijala malih hidroelektrana, koje ukljuuju mini i mikro elektrane na preko 1000 moguih lokacija sa instalisanom jedininom snagom ispod 10 MW, kazuju da je na malim vodotokovima mogue ostvariti ukupnu instalisanu snagu od oko 500 MW i proizvodnju 2.400 GWh/god. Od toga se polovina (1.200 GWh/god.) nalazi u Uikom, Nikom i Kragujevakom regionu, gde moe da bude korien u brojnim malim postrojenjima sa ukupnom instalisanom snagom od oko 340 MW rasporeenom na oko 700 lokacija. Budui da je na preostali neiskorieni hidropotencijal znaajnim delom u opsegu male hidroenergetike, taj deo je i posebno izuavan. Izraen je i katastar malih hidroelektrana za jedinine snage ispod 10 MW. Rezultat je iskazan u ukupnoj instalisanoj snazi od 453 MW i prosenoj proizvodnji od 1.600 GWh/god. na oko 868 lokacija. U tabeli je prikazan raspored potencijala malih vodotokova za jedinine snage od 90 kW do 8.500 kW, koje je mogue 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 znaajne mogunosti ugradnje malih hidroelektrana u postojeim vodoprivrednim objektima, koje se takoe karakteriu znatno niim trokovima.

- 40 -

Ukupni energetski efekti gradnje malih hidroelektrana Sagledavajui energetske potencijale malih vodotokova i mogunosti izgradnje malih hidroelektrana na njima mogue je utvrditi njihove ukupne energetske efekte kako je prikazano u tabeli 5.

Ulaganja u ove kapacitete zavisie od dravnog podsticanja gradnji energetskih kapaciteta na bazi obnovljivih izvora energije shodno zakonskoj regulativi koja bi trebalo da privue kapital privatnih investitora.

Uee 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 elektrine energije u 2000. godini bila je 31.564 GWh. Ukoliko bi svi kapaciteti planiranih malih hidroelektrana bili izgraeni, a postojei kapaciteti ostali nepromenjeni, relativno uee malih hidroelektrana u ukupnoj instalisanoj neto snazi bilo bi samo 5,3%. Meutim, u periodu do 2010. godine rauna se na rast potronje i cena elektrine energije, to moe da prouzrokuje poveanje interesovanja privatnih investitora za gradnju novih kapaciteta. U toku je priprema gradnje novih i poveanje snage postojeih hidroelektrana. Protona hidroelektrana Brodarevo treba da bude u pogonu od 2008. godine, a njena predviena instalisana snaga je 51 MW sa prosenom godinjom proizvodnjom od 190 GWh. U gornjem toku Ibra gradie se elektrana Ribarii snage 46,7 MW i proizvodnje od 76GWh/god. Na jo nekoliko objekata e se izvriti poveanje instalisane snage ili poveanje dotoka i akumulacija vode. Priprema i gradnja hidroelektrana je dug proces, a investiciona sposobnost privatnih investitora nee brzo rasti pa se oekuje da u sledeih desetak godina bude realizovano maksimum polovina potencijala malih

- 41 -

vodotokova. Na manje interesovanje za male hidroelektrane utie i to to postoji znaajan deo neiskorienog hidropotencijala za gradnju veih kapaciteta koji su specifino jeftiniji. Na taj nain relativno uee malih hidroelektrana bi bilo jo manje, tim pre to se do 2010. godine rauna na putanje u pogon novih kapaciteta termoelektrana preko 1.000MW da bi se domaom proizvodnjom mogla podmiriti potronja i izbegao uvoz elektrine energije. Meutim, iako manje znaajan u energetskom smislu, znaaj malih hidroelektrana je strateki mnogo vei, kako sa stanovita sigurnosti snabdevanja lokalnih potroaa elektrinom energijom proizvedenom iz obnovljivih izvora koji ne ugroavaju ivotnu sredinu za razliku od velikih sistemskih termoelektrana na ugalj, tako jo vie sa stanovita zapoljavanja domaih kapaciteta za proizvodnju opreme i izvoenje radova.

Ukupni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana u Srbiji Investicije i direktni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana

Energetski znaaj procene registrovanog hidropotencijala vodotokova na teritoriji Srbije ukazuje da je mogue izgraditi 867 malih hidroelektrana ukupne instalisane sna ge 453 MW i godinje proizvodnje od 1.600 GWh. Za ovaj obim proizvodnje elektrine 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 pojedinanu lokaciju nuno raspolagati odgovarajuom tehnikom dokumentacijom koja obuhvata detaljnu analizu svih karakteristika, kako bi bio obezbeen najbolji izbor agregata, mainske i elektro opreme. Na taj nain bi se dobio najbolji odnos ulaganja sredstava u opremu i graevinske radove. Takva dokumentacija za sada ne postoji za ove objekte pa je zbog toga teko proceniti mogunost investiranja.

Indirektni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana Polazei 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 elektrine energije) ili prirodnog gasa, te je u funkciji odrivog razvoja ne samo u pogledu ouvanja postojeih 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. Znaajni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana mogu nastati i zbog relativno velikog domaeg uea radne snage i industrije, praktino bez

- 42 -

uvoza opreme iz inostranstva. Domae uee u ovakvim malim projektima je mnogo verovatnije i vee nego to je u sluaju 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 budunosti poveanim uvozom energenata i veim 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 poetnim 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 najvei interes upravo u indirektnim efektima koji e se ogledati u smanjenju uvoza elektrine energije, korienje obnovljivih izvora energije radi uvanja neobnovljivih i smanjenja zagaivanja ivotne sredine, regulisanje vodotokova i zapoljavanje domae industrije. Cena elektrine energije u Srbiji u budunosti treba znatno da poraste i tada direktni efekti u periodu eksploatacije od 50 godina mogu da budu mnogostruko vei.

- 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 praktino nedostupna. Istraivanja su pokazala da Srbija ima znaajne mogunosti za korienje geotermalne energije i da u budunosti treba planirati njeno vee uee u energetskom bilansu. Postojei 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 tenih goriva godinje. Geotermalna energija u Srbiji se simbolino koristi, smo sa 86 MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u bogatije zemlje. Njeno korienje i eksploatacija moraju postati intenzivniji jer na to

- 44 -

primoravaju sledei 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. Najvei znaaj za Srbiju imae direktno korienje geotermalne energije za grejanje i toplifikaciju ruralnih i urbanih naselja i razvoj agrara i turizma.

Geotermalni resursi

Poto se zemljina kora sastoji najveim delom od stena, vode i magme, to je geotermalna toplota akumulirana u njima. Hidrogeotermalna energija sadrana je u podzemnim vodama ija je temperatura vea od 10C. Petrogeotermalna energija je akumulirana u suvim stenama

ispod dubine na kojoj je njihova temperatura proseno oko 10C. Magmotermalna energija je energija sadrana u magmi u unutranjosti zemljine kore. Sadraji geotermalne toplote u dostupnom delu zemljine kore, koji sa savremenim tehnologijama dubokog buenja iznose do 7 km dubine, nisu ravnomerni u odnosu na geografski poloaj pojedinih podruja. Ako su koncentracije ili akumulacije geotermalne toplote takve da se ona iz njih moe racionalno eksploatisati i koristiti kao energetski izvor komparativan sa drugim konvencionalnim izvorima energije u sadanjem ili nekom buduem vremenu, onda takve akumulacije predstavljaju

- 45 -

nalazita geotermalne energije. Prema tome, u zemljinoj kori postoje nalazita termalnih voda i vodene pare, nalazita toplih i vrelih stena i nalazita magme.

Energetski potencijal geotermalnih resursa Srbije Geotermalne karakteristike teritorije Srbije su veoma interesantne. To je posledica povoljnog geolokog sastava terena i povoljnih hidrolokih i geotermalnih karakteristika terena. Gustina geotermalnog toka je glavni parametar na osnovu kojeg se procenjuje geotermali potencijal nekog podruja. On predstavlja koliinu geotermalne toplote koja svakog sekunda kroz povrinu od 1 m2 dolazi iz Zemljine unutranjosti do njene povrine. Na najveem delu teritorije Srbije gustina geotermalnog toplotnog toka je vea od njegove prosene vrednosti za kontinentalni deo Evrope, koja iznosi oko 60 mW/m2. Najvee vrednosti od preko 100 mW/m2 su u Panonskom basenu, centralnom delu june Srbije i u centralnoj Srbiji. Na teritoriji Srbije van Panonskog basena nalazi se 160 prirodnih izvora geotermalnih voda sa temperaturom veom od 15C. Najveu temperaturu od njih imaju vode izvora u Vranjskoj Banji (96C), zatim u Joanikoj Banji (78C), Sijerinskoj Banji (72C) itd. Ukupna izdanost svih prirodnih geotermalnih izvora je oko 4.000 l/s. Pema sadanjim saznanjima na teritoriji Srbije postoji 60 nalazita geotermalnih voda sa temperaturom veom od 15C do dubine od 3000 m. Ukupna koliina toplote koja se nalazi akumulirana u nalazitima geotermalnih voda u Srbiji do dubine od 3 km, oko dva puta je vea od ekvivalentne toplotne energije koja bi se mogla dobiti sagorevanjem svih vrsta ugljeva iz svih njihovih nalazita u Srbiji. Izdanost 62 vetaka geotermalna izvora, tj. geotermalne buotine, na podruju Vojvodine je oko 550 l/s, a toplotna snaga oko 50 MW, a na ostalom delu Srbije iz 48 buotina 108 MW. Na teritoriji Srbije pored povoljnih mogunosti za eksploataciju toplotne energije i ostalih geotermalnih resursa iz geotermalnih voda, postoje i povoljne mogunosti za eksploataciju geotermalne energije iz suvih stena, tj. stena koje ne sadre slobodnu podzemnu vodu. U tom sluaju voda se upumpava u podzemne tople stene gde se zagreva. Ispumpavanjem tako zagrejane vode ostvaren je prenos energije iz toplih stena. Eksploatacija energije iz ovog resursa nee poeti u dogledno vreme kada se uzme u obzir i trenutno minimalno korienje prirodnih izvorita tople i lekovite vode mada su u svetu razvijene i tehnologije za tu primenu.

Korienje hidrogeotermalne energije u Srbiji U Srbiji se koristi samo geotermalna energija iz geotermalnih-mineralnih voda, uglavnom na tradicionalan nain, najvie u balneoloke i sportsko-rekreativne svrhe.

- 46 -

Korienje geotermalne energije za grejanje i druge energetske svrhe je u poetnoj fazi i veoma skromno u odnosu na potencijal geotermalnih resursa. U Vojvodini se energetsko korienje geotermalnih voda vri poev od 1981. godine. Za te svrhe slue 23 buotine. Vode iz dve buotine koriste se za proizvodnju povra u staklenicima Tri buotine koriste se u stoarstvu za grejanje farmi za uzgoj svinja, dve u fabrikama koe i tekstila u proizvodnom procesu, tri za zagrevanje poslovnih prostorija, a vode iz trinaest buotina koriste se u banjskim i sportsko-rekreativnim i turistikim centrima. Ukupna toplotna snaga svih ovih buotina je 24 MW. Van Panonskog basena, odnosno van Vojvodine, geotermalne vode se koriste za grejanje na nekoliko lokaliteta. Ovo korienje za te svrhe je zapoelo pre etrdeset godina u Vranjskoj Banji. Tu se geotermalnom vodom danas zagreva staklenik za proizvodnju cvea, ivinarska farma, jedna industrijska tekstilna hala i prostorije banjskog rehabilitacionog centra. Veliki hotelski i rehabilitacioni centar sa plivakim bazenom zagreva se u Kurumlijskoj Banji. U Nikoj Banji izgraen je sistem za grejanje hotelsko-turistikog i rehabilitacionog centra sa toplotnim pumpama snage 5 MW, koji koristi otpadne termalne vode temperature 25C, koji je najvei u JI Evropi. Na isti nain, t.j. sa toplotnimpumpama, koriste se geotermalne vode sa temperaturom od 30C u Prolom Banji. Ukupna instalisana snaga na svim lokacijama gde se vri direktno korienje geotermalnih-mineralnih voda je oko 74 MW, a sa toplotnim pumpama jo 12 MW.

Prema sadanjem stanju poznavanja geotermalnih resursa, najbogatiji a samim tim i najznaajniji hidrogeotermalni resursi nalaze se na podruju Mave, zatim na podruju Vranjske Banje i Joanike Banje. Ako se uzmu u obzir i ogromne mogunosti eksploatacije geotermalnih resursa sa malih dubina pomou geotermalnih pumpi na teritoriji skoro cele Srbije u strategiji razvoja energetike geotermalna energija treba da dobije i odgovarajui tretman ravnopravan sa ostalim energentima.

- 47 -

Toplotna pumpa je ureaj koji omoguava da se toplotna energija iz jednog prostora prenese u drugi prostor. Friider je najoigledniji primer upotrebe toplotne pumpe u kom se toplota iz njegove unutranjosti prenosi u spoljanju sredinu. Toplotne pumpe se danas masovno koriste za grejanje ili hlaenje u ureajima za klimatizaciju. U reimu grejanja toplota iz spoljanjeg vazduha prebacuje se u grejanu prostoriju. Toplotna pumpa za proces prenoenja toplotne energije koristi elektrinu energiju. U zavisnosti od raznih uslova postie se koeficijent korisnog dejstva od 2:1 do 5:1. To znai da se troenjem, na primer, 1 kWh elektrine energije za pokretanje ventilatora i kompresora u toplotnoj pumpi moe izvriti prenos i do 5 kWh toplotne energije. Najpovoljniji rezultati postiu se korienjem podzemnih voda pogotovo ako su one na temperaturi od 10 do 30C kada nisu pogodne za direktno zagrevanje. Tako se korienjem kaskadnog metoda toplota geotermalnih voda koristi prvo tamo gde je potrebnija via temperatura a posle se pomou toplotnih pumpi iskoristi i ona toplota koja bi inae otila sa neupotrebljivom vodom.

Pozitivan ekonomski uticaj korienja geotermalne energije u Srbiji Korienje geotermalne energije i njenih resursa u Srbiji veoma je malo u odnosu na geotermalni potencijal. Na prvi pogled razlozi takvog stanja su nerazumljivi, pogotovo kada se uzme u obzir da su pojedini geotermalni lokaliteti meu najboljim u Evropi i da je razvoj geotermalne tehnologije u Srbiji, poeo u isto vreme kao i u zemljama u kojima je danas geotermalna tehnologija na najviem stepenu razvoja. Smetnje koje su dovele do ovakvog stanja mogu se prevazii samo pomou nove jasno definisane, operativne, a ne deklarativne dravne strategije, sa obezbeenim instrumentima za njenu efikasnost. Sa relativno malim investicionim ulaganjima, u odnosu na ulaganja u klasine ekoloki nepovoljne uvozne i domae energente (nafta, gas, ugalj), ija eksploatacija i korienje stvara ogromne skrivene trokove, geotermalna energija moe za desetak godina, tj. do 2015-te godine da pokrije 10% toplotne potronje. To su realni ciljevi prema iskustvima zemalja koje su imale ili imaju pravilan geotermalni razvoj. Istorijska energetska iskustva nam kazuju da razvoj novog energetskog resursa ne moe da se obezbedi bez sistema zakonskih i

- 48 -