1

UVOD

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

Obnovljivi izvori energije su izvori energije koji se dobivaju iz prirode te se mogu obnavljati.Danas se sve više koriste zbog svoje neškodljivosti prema okolini. Najčešće se koriste energije vjetra, sunca i vode. Obnovljive izvore energije možemo podijeliti u dvije glavne kategorije: - tradicionalne obnovljive izvore energije poput biomase i velikih hidroelektrana, te na takozvane - "nove obnovljive izvore energije" poput energije Sunca, energije vjetra, geotermalne energije itd.

Iz obnovljivih izvora energije dobija se 18% ukupne svjetske energije (2006), ali je većina od toga energija dobijena tradicionalnim iskorištavanjem biomase za kuhanje i grijanje - 13 od 18%. Od velikih hidroelektrana dobija se dodatnih tri posto energije. Prema tome, kad izuzmemo tradicionalne obnovljive izvore energije jednostavno je uračunati da takozvani "novi izvori energije" proizvode samo 2,4% ukupne svjetske energije. 1,3% otpada na instalacije za grijanje vode, 0,8% na proizvodnju električne energije i 0,3% na biogoriva. Taj udio u budućnosti treba znatno povećati jer neobnovljivih izvora energije ima sve manje, a i njihov štetni uticaj sve je izraženiji u zadnjih nekoliko godina. Sunce isporučuje Zemlji 15 hiljada puta više energije nego što čovječanstvo u sadašnjoj fazi uspijeva potrošiti, ali usprkos tome neki ljudi na Zemlji se smrzavaju. Iz toga se vidi da se obnovljivi izvori mogu i moraju početi bolje iskorištavati i da ne trebamo brinuti za energiju nakon fosilnih goriva. Razvoj obnovljivih izvora energije (naročito od vjetra, vode, sunca i biomase) važan je zbog nekoliko razloga:

obnovljivi izvori energije imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljenik dioksida (CO2) u atmosferu. Smanjenje emisije CO2 u atmosferu je politika Evropske unije, pa se može očekivati da će sve više zemalja Evrope morati prihvatiti tu politiku.

povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sistema. Takođe pomaže u poboljšanju sigurnosti dostave energije na način da smanjuje zavisnost o uvozu energetskih sirovina i električne energije.

očekuje se da će obnovljivi izvori energije postati ekonomski konkurentni konvencionalnim izvorima energije u srednjem do dugom razdoblju.

Nekoliko tehnologija, naročito energija vjetra, male hidrocentrale, energija iz biomase i sunčeva energija, su ekonomski konkurentne. Ostale tehnologije su zavisne o potražnji na tržištu da bi postale ekonomski isplative u odnosu na klasične izvore energije. Proces prihvatanja novih tehnologija vrlo je spor i uvijek izgleda kao da nam izmiče za samo malo. Glavni problem za instalaciju novih postrojenja je početna cijena. To diže cijenu dobijene energije u prvih nekoliko godina na prag potpune neisplativosti u odnosu na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Veliki udio u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora rezultat je ekološke osviještenosti stanovništva, koje usprkos početnoj ekonomskoj neisplativosti instalira postrojenja za proizvodnju "čiste" energije. Upotreba

2

obnovljivih izvora energije vodi ka popularizaciji istih i proširenju njihove upotrebe širom svijeta. Ovaj razvoj daje važan doprinos zaštiti klime i poboljšanju kvalitete života u čitavom svijetu. Možda čak može pridonijeti i održanju globalnog mira.

Prelazak sa konvencionalnih izvora energije na izvore energije budućnosti neće se dogoditi preko noći. Upravo zato treba neprekidno raditi na stvaranju čistog, sigurnog i neiscrpnog načina proizvodnje struje. Vjetar je prirodni izvor energije koji će uvijek biti raspoloživ, kao i solarna energija, snaga vode i biomase.

.

Sl. 1. Obnovljivi bi izvori energije mogli pokriti današnje svjetske energetske potrebe čak 3078 puta. Trenutna tehnička dostupnost obnovljive energije nije velika, ali još uvijek može pružiti šest puta više energije no što se danas u svijetu troši – i tako u nedogled.

3

TEHNOLOGIJE OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE

Većina tehnologije obnovljivih izvora energije se na direktan ili indirektan način napaja iz Sunca. Sastav Zemljine atmosfere je uravnotežen tako da je zračenje u svemir jednako pristiglom sunčevom zračenju što rezultira određenim energetskim stepenom unutar Zemljinog atmosferskog sastava što u grubo možemo opisati kao Zemljina klima. Hidrosfera (voda) upije veći dio dolazećeg zračenja. Najviše zračenja se apsorbira pri maloj geografskoj širini u području oko ekvatora, ali se ta energija raspršuje u obliku vjetrova i morskih struja po cijeloj planeti. Kretanje valova moglo bi imati važnu ulogu u procesu pretvaranja mehaničke energije između atmosfere i okeana uzrokovano vjetrom. Sunčeva energija je takođe odgovorna za distribuciju padavina, koje su stvarane hidroelektričnim projektima, i za uzgoj biljaka koje su potrebne za proizvodnju biogoriva. Strujanje obnovljive energije uključuje prirodne fenomene kao što su: sunčeva svjetlost, vjetar, valovi, geotermalna toplota kao što Internacionalna Agencija za Energiju objašnjava: „Obnovljiva energija je dobijena iz prirodnih procesa koji se konstantno obnavljaju. U svojim različitim oblicima, dobiva se direktno iz sunca ili iz toplote stvarane duboko u Zemlji. To još uključuje električnu struju i toplinu dobijenu iz izvora poput sunčeve svjetlosti, vjetra, okeana, hidroenergije, biomase i geotermalne energije te biogoriva i hidrogena dobijenog iz obnovljivih izvora.“ Svaki od ovih izvora ima jedinstvene karakteristike koje utiču na to kako i gdje su korišteni.

ENERGIJA VJETRA ( Snaga vjetra )

Energija vjetra je najbrže rastući obnovljivi izvor energije na svijetu, ali to ne znači da u industriji energije sve ide glatko i da nema ozbiljnijih problema. Kao i svi ostali izvori energije tako i energija vjetra ima i pozitivne i negativne strane. Prema nedavnom detaljnom istraživanju elektrana na vjetar u Ujedinjenom Kraljevstvu najveći problem tih elektrana je efikasnost – to rezultira još manjom kompetitivnošću u odnosu na tradicionalna fosilna goriva. Prema spomenutom istraživanju

više od 20 elektrana na vjetar u Ujedinjenom Kraljevstvu proizvodi manje od petine maksimalne moguće proizvodnje, a dvije elektrane na vjetar proizvode manje od 10% u odnosu na mogući maksimum. Čak je i najveća elektrana na vjetar u zemlji - The High Volts 2, Co Durham – prilikom zadnjeg mjerenja postigla samo 18,7% od moguće maksimalne efikasnosti. Prihvatljiva norma za farme vjetrenjača odnosno elektrane na vjetar je između 25% i 30%. Ovakvi rezultati daju vjetar u leđa ljudima koji se protive energiji vjetra i koji misle da toliko mnogo vjetrenjača proizvodi premalo energije da bi bio opravdan uticaj na okolinu i prateće vizualno zagađenje okoline. S druge strane neki stručnjaci upozoravaju da se ovi rezultati moraju čitati s određenim oprezom jer ovi rezultati mogu znatno varirati od godine do godine i podložni su raznim faktorima. Energija vjetra još je uvijek relativno skupa opcija u poređenju sa fosilnim gorivima, ali to nije zaustavilo razvoj industrije energije vjetra.

4

Trenutno na pr. u Velikoj Britaniji postoji oko 250 elektrana na vjetar i trenutne brojke o efikasnosti otkrivaju da mnoge od njih rade ispod očekivanih performansi. Ovo se događa većinom zato jer se pretjeruje kod procjene potencijala energije vjetra na određenom području. Iako nema dvoumljenja da je potrebno više energije dobijati od obnovljivih izvora energije, moramo takođe postaviti pitanje je li izgradnja novih elektrana na vjetar koje rade daleko ispod očekivanih performansi pravi put za to.? Vjetar je prirodni izvor energije koji će uvijek biti raspoloživ, kao i solarna energija, snaga vode i biomase. Upotreba energije vjetra smanjuje potrebu za uvoženjem struje iz drugih zemalja što pojačava lokalnu ekonomiju. Kao i voda i drvo, energija vjetra je prirodni resurs koji se koristi u ruralnim područjima. Struja proizvedena iz energije vjetra nema kao nusprodukt nikakvih onečišćavaća okoline. U poređenju sa naftom i prirodnim plinom, nema opasnoti po ljudske živote ili okolinu. Nije potrebno voditi ratove da bi se osiguro pristup energiji vjetra i nema opasnosti koje nastaju u transportu energenta s jednog mjesta na drugo. Dvije trećine energije vjetra dostupno je tokom zimskih mjeseci. Zato se vjetroelektrane savršeno nadopunjuju s hidroelektranama koje su manje produktivne zimi i vrhunce proizvodnje dosežu u ljeto. Tehnologa iskorištavanja energije vjetra je dostupna, sigurna i neprekidno napreduje, troškovi su znatno smanjeni i javno mišljenje ima izrazito pozitivan stav prema obnovljivim izvorima energije. Energija vjetra nije samo obnovljivi izvor energije već i stvara radna mjesta u građevinskoj i proizvodnoj industriji.

Iskorištavanje energije vjetra

Energija vjetra je oblik solarne energije, stvorena cirkulacijom u Zemljinoj atmosferi, kojoj je uzrok toplota Sunca. Energiju vjetra u ranijim vremenima koristili su na različite načine. Ljudi su koristili energiju vjetra hiljadama godina putem jedrenjaka ili vjetrenjača.Vjetar je omogućavao promet morima, ali i u poljoprivredi je imao značajnu ulogu. Danas energiju vjetra najčešće upotrebljavamo za proizvodnju električne energije. Prvo istorijsko korištenje energije vjetra bilo je vjerovatno na starim jedrenjacima. Prvi mlinovi, koji su bili sposobni obavljati mehanički rad otkriveni su na granici Irana i Afganistana. U istoriji postoje i druge zabilješke. Stari Arapi su ostavili čak i skice mlinova sa vertikalnom osovinom. U Evropi nalazimo tragove vjetrenjača od 9-og vijeka. U prošlom vijeku je i na našim područjima postojalo puno vjetrenjača koje su se upotrebljavale prvenstveno za mljevenje žitarica. Nakon otkrića električne energije pojavili su se prvi vjetrogeneratori. Od 1850. godine u Evropi teku ozbiljna istraživanja i razvoj takvih generatora, ali su oni bili uglavnom snage do 50kW. Tek je 1931. godine proizveden prvi vjetrogenerator snage preko 100 kW. Početkom devedesetih godina prošlog vijeka, najveći uređaj davao je 0,5 MW, dok se danas već priprema proizvodnja uređaja snage 5 MW. Do sada je na svijetu izgrađeno vjetrogeneratora ukupne instalirane snage 30GW.

Energija vjetra može biti korištena direktno ili može biti pretvorena u visokovrijednu, prilagodljivu i upotrebljivu energiju - električnu.

5

Sl. 2. - Upoređivanje plana Evropske unije s trenutnim stanjem proizvodnje energije iz vjetra

Iskorištavanje energije vjetra je najbrže rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. Na Sl 2. prikazano je poređenje plana Evropske unije s trenutnim stanjem proizvodnje energije iz vjetra. Prema sadašnjim pokazateljima plan će biti ostvaren, čak će biti premašen za pola. Vrijednosti na slici su u megavatima (MW) i iz toga se vidi da je ukupna proizvedena energija zanemarljiva prema energiji dobijenoj iz neobnovljivih izvora energije. Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacija vjetroelektrana je privilegija koju sebi mogu priuštiti samo bogate zemlje. Trenutno je cijena izgradnje vjetroelektrane veća od cijene izgradnje termoelektrane, ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja. Udio energije vjetra u ukupnoj potrošnji energije je vrlo mali. Njemačka je trenutni lider u proizvodnji električne energije iz vjetra s 18.428 MW, a to je više od jedne trećine ukupno instalirane snage vjetroelektrana u svijetu. Toliko instaliranih vjetroelektrana u Njemačkoj rezultat je politike njemačke vlade koja poticajnim mjerama pomaže instalaciju novih kapaciteta. U Španiji (10.027MW), Danskoj (3.122MW) i Italiji (1.717MW) takođe raste instalirani kapacitet. Od sveukupne proizvodnje električne energije Danska dobiva 14% od vjetra i dalje ubrzanim tempom gradi nove kapacitete. Namjera Danske je da takvim pristupom do 2030. godine 50% energetskih potreba kućanstava zadovolji iskorištavanjem energije vjetra. U SAD-u je trenutno instalirano 9.149 MW. Tako mala instalirana snaga u gospodarski najjačoj zemlji svijeta rezultat je tradicionalnog američkog oslanjanja na fosilna goriva

Vjetroelektrane i faktori koji utiču na izbor lokacije Iako je vjetropotencijal najvažniji kriterij za izbor lokacije vjetroelektrane, postoji

i niz drugih faktora koji se moraju zadovoljiti. Izbor lokacije provodi se u dva koraka. Najprije se određuju područja koja su nepogodna za izgradnju zbog nekog od sljedećih razloga: - područje ima izuzetno mali vjetropotencijal

6

- područje zaštićeno zbog prirodnih ili kulturnih ljepota (park prirode, arheološko nalazište) - područje namijenjeno za izgradnju stambenih objekata - područje vrlo zahtjevnog reljefa s obzirom na mogućnost izgradnje U drugom koraku provodi se vrednovanje makrolokacije na temelju kriterija kao što su: - srednja godišnja brzina vjetra - veličina lokacije, odnosno broj vjetrogeneratorskih jedinica koje je na lokaciji moguće postaviti - udaljenost lokacije od prometnica - udaljenost lokacije od postojeće električne mreže - mogućnost održavanja i nadzora nad vjetroelektranom - uticaj na faunu (migracijski putevi ptica selica, zaštićena staništa i dr.) - položaj lokacija s obzirom na turistička područja. Unutar odabranih makrolokacija izdvajaju se mikrolokacije. Za vredovanje i izbor najpovoljnije mikrolokacije može se primijeniti pravilo slično izboru za makrolokaciju. Nakon izbora mikrolokacije kreće se s mjerenjem karakteristika vjetra (brzina, smjer i dr.) Na temelju analize izmjerenih podataka u određenom vremensko razdoblju (minimalno 1 godina) izrađuje se studija izvodljivosti u kojoj će se definisati veličina i broj vjetrogeneratora odnosno najoptimalniji kapacitet lokacije. Prema navedenim kriterijumima, idealna vjetroelektrana je ona koja je locirana na mjestu koje ima povoljan vjetropotencijal, nalazi se blizu električne mreže, ima dobar cestovni pristup, a njena gradnja je u skladu s namjenom prostora i s uslovima zaštite okoline. Takve idealne lokacije su rijetkost, ali to ne znači da ne postoje. Što se tiče terminologije, postoje različiti izrazi kojim se označavaju proizvodi koji ucestvuju u procesu prevođenja energije vjetra u električnu energiju: - vjetromotor (mehanička energija) - vjetroturbina (električna energija) - vjetrogenerator (električna energija) - vjetroelektrana (električna energija) Svi ovi izrazi su zadovoljavajući i tačni, pošto izražavaju osnovnu funkciju, pretvaranje energije vjetra u drugu vrstu energije. Kinetička energija dobijena iz vjetra može se kao i svi drugi izvori energije upotrijebiti za pokretanje generatora, naravno uz upotrebu posebne regulacije. Moderne vjetroelektrane po sastavu se ne razlikuju puno od elektrana koje koriste druge izvore energije.

Vjetroelektanu čini niz blisko smještenih vjetrogeneratora, najčešće istog tipa, izloženih istom vjetru i priključenih posredstvom zajedničkog rasklopnog uređaja na električnu mrežu.Postoje dva tipa vjetroelektrana : s okomitim i s vodoravnim rotorom.

7

Sl. 3. Vjetroelektrane sa okomitim i vodoravnim rotorom

Sinonim pojmu vjetroelektrana je termin vjertenjača. Vjetrenjača je zračna turbina koja

pretvara kinetičku energiju strujanja vjetra u tehnološki iskoristiv mehanički rad odnosno

električnu energiju. Osnovna svrha vjetrovne turbine je proizvodnja električne energije

koju smo dobili konverzijom kinetičke energije vjetra.

Finansijska isplativost

Investicijska ulaganja u vjetroelektranu dijele se na dvije skupine. Prvu skupinu čine ulaganja u izgradnju, a drugu skupinu ulaganja u nekretnine i specifične zahtjeve lokacije. Ulaganja u izgradnju vjetroelektrane obuhvaćaju : - izradu investicijsko tehničke dokumentacije - dobijanje propisanih dozvola (lokacijska, građevinska) - izradu dokumentacije za izgradnju vjetroelektrane - nabavu vjetrogeneratora - nabavu rezervnih dijelova - građevinske radove na lokaciji - transport opreme - montaža opreme - priključak na mrežu - obuka osoblja za pogon i održavanje - izgradnju putova . Za ta ulaganja zainteresovani su osim investitora, lokalna zajednica, nadležna tijela državne uprave, stanovništvo u blizini vjetroelektrane i dr.

8

Uticaj vjetroelektrane na okolinu

Izgradnja vjetroelektrane mijenja sliku prirodne sredine u određenoj mjeri. Logično je da čovjek žrtvuje izgled okoline zbog proizvodnje prijeko potrebne energije ( ima i onih kojima to nije logično). Bili mi na strani energije ili prirode, složit ćemo se u jednom, a to je da uticaj vjetroelektrana u prostoru treba svesti na podnošljivu mjeru.

Pozitivni uticaji na okolinu

Prilikom rada vjetroenergetskih postrojenja ne dolazi ni do kakvih emisija ispustnih plinova ili krutih čestica, niti postoje drugi oblici zagađivanja okoline koji karakterišu konvencionalne energetske objekte i nuklearne elektrane. Instaliranjem vjetroelektrana umjesto termoelektrana na fosilna goriva, sprečava se emisija CO2. Poznato je da su CO2 i SO2 jedni od najvećih zagađivača naše planet koji stvaraju ozonske rupe, kisele kiše., zagađuju vodu i dr. Ispod stubova vjetroelektrane mogu se obavljati poljoprivredni, stočarski i slični radovi kao i ispod visokonaponske mreže. Prednost vjetroelektrana je i u tome što se mogu smjestiti podjednako na neobradivim površinama, morskoj pučini ili poljoprivrednom zemljištu, a posebnost što se prostor između stubova generatora i dalje može koristiti. Energija vjetra smanjuje emisiju plinova zagađivača, jer se sa svakom jedinicom električne energije proizvedene snagom vjetra zamjenjuje jedinica električne energije proizvedena iz fosilnih goriva. Elektrane na ugljen tipično ispuštaju oko 800-1000 grama ugljen dioksida za svaki proizvedeni kWh električne energije. Zato se svakom jedinicom električne energije proizvedenom snagom vjetra, izbjegava emisija tolike količine plina. Oko 17 000 MW (u 2001 godini) instalirane snage vjetroelektrana u Europi smanjili su zagađenje otprilike za 26 i 35 milijuna tona ugljenik-dioksida i sumpornog dioksida godišnje. Ova dva plina glavni su uzročnici kiselih kiša.

Negativni uticaji na okolinu

Jedan od najvećeg problema je buka koju stvaraju vjetroelektrane prilikom vrtnje propelera i pogonskog mehanizma generatora koji je smješten u gondoli. Danas buka, sa sve savršenijim tehnološkim rješenjima izolacije je isključena kao problem. Neki smatraju da visina stubova stvara estetski defekt i tako narušava izgled postojeće okoline gdje je smještena sama vjetroelektrana. U turističkim zemljama kao što su Italija i Španija, ta područja potvrđuju ekološko turističko značenje koje turisti s oduševljenjem posmatraju. Životinje koje žive u području vjetroparka, prvenstveno ptice, zaobilaze to područje. Istraživanja koja se u razvijenim zemljama vrše, do sada nisu pokazala neku posebnu ugroženost ptičjih vrsta, dok se druge životinje brzo naviknu na ispašu ispod stubova vjetroelektrana.

Najčešća pitanja koja se postavljaju kada su u pitanju vjetroelektrane i njihov rad, su neka od sljedećih: - Kolika je udaljenost najbližih kuća od budućeg vjetroparka (buka)? Najbliže kuće udaljene su 650 m zračne linije od vjetroparkova. Vjetroparkovi su smješteni u zonama infrastrukturnih sustava kojima odgovara zona gospodarske namjene

9

prema Pravilniku o najvišim dopuštenim razinama buke u sredini u kojoj ljudi rade i borave. - Koliki je najviši dopušteni prag buke u naselju? Najviše dopuštene ocjenske visine vanjske buke određene su prema namjeni prostora, odnosno najvišim dopuštenim pragovima buke u sredini u kojoj ljudi rade i borave, a ona iznosi 45 dB za dan i 40 dB za noć. - Koliko će izgrađeni vjetropark imati vizualni uticaj na stanovnike? Vjetroturbine su zbog svoje veličine i brojnosti uvijek uočljivi elementi u krajoliku. Što se vizualno estetskog dojma tiče, turbine ne djeluju negativno, jer su estetski dobro oblikovane i u pravilu su tako obojane da se uklapaju u okolinu. One svojim radom mogu predstavljati novi i interesantan sadržaj u prostoru. - Koji su štetni uticaji na tlo (Koriste li se ulja koja mogu zagaditi tlo)? Štetni uticaj na tlo je mali, jer će privremeni uticaj na tlo imat samo uređenje pristupne ceste kao i interne ceste između pojedinih vjetrogeneratora. - Kakvo održavanje zahtijevaju vjetroturbine? Održavanje vjetroturbina je jednostavno što se može zaključiti iz činjenice da lokaciju obilazi samo jedna osoba. Za energiju vjetra se kaže da je i energija budućnosti: Priroda nas svakodnevno “opskrbljuje”, i to potpuno besplatno, velikim količinama sunca i vjetra. Vjetar je obnovljivi izvor energije s velikim potencijalom, dostupan je svima i ne može se potrošiti. Ostale prednosti:

- diverzifikacija proizvodnje i sigurnost opskrbe - domaća proizvodnja i smanjenje uvoza energije - razvitak gospodarstva, razvoj domaće industrije - otvaranje novih radnih mjesta i tehnološki razvitak.

ENERGIJA SUNCA ( Solarna energija )

Solarna energija je obnovljivi izvor energije. Neke činjenice o solarnoj energiji. Sunce je nama najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Sunčeva energija potieče od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gdje temperatura doseže 15 mil °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodonikovih atoma nastaje helijum, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helijum

prelazi oko 600 mil tona vodonika, pri čemu se masa od nekih 4 mil tona vodonika pretvori u energiju.

Sunce proizvodi energiju već pet milijardi godina i prema trenutnim procjenama ta proizvodnja energije nastavit će se još idućih pet milijardi godina. Solarna energija je dio energije proizvedene na Suncu koji stiže do zemlje.

Solarna energija može se direktno pretvarati u toplotnu energiju ili u električnu energiju, a to su zapravo korisni oblici energije. Električna energija je najkorisniji

10

oblik energije današnjem čovječanstvu jer se može jednostavno pretvoriti u koristan rad.

Solarna energija je „motor“ za gotovo sve obnovljive izvore energije. Sekundarni izvori energije koje pokreće solarna energija, poput energije vjetra, energije valova, hidroenergije i biomase, čine većinu obnovljivih izvora energije na zemlji. Geotermalna energija i energija plime i oseke nisu sekundarni proizvod solarne energije jer bi postojale i bez solarnog zračenja.

Noću i za vrlo oblačnih dana solarna energija nije potpuno dostupna i potrebni su sastavi za spremanje energije koji se pune kad je energija dostupna. Solarna energija može se spremati u različitim oblicima, ali najpopularniji su konverzija u toplinsku energiju, spremanje u baterijama i akumulatorima te „pumped storage“ sistemi – pumpanje vode na više mjesto kad postoji dovoljno energije i korištenje te vode kad solarna energija nije dostupna.

Solarna energija je obnovljivi izvor energije jer se ne može potrošiti poput fosilnih goriva. Solarna energija takođe je i vrlo čist izvor energije nakon instalacije jer nema štetnih emisija ili zagađenja nastalog zbog upotrebe solarnih panela ili solarnih ćelija.

Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su: Solarni paneli ili kolektori – Solarna energija se pretvara u toplotnu . Većinom se koristi za grijanje vode. Koncentrisanje solarne energije – Usmjeravanje solarnog zračenja upotrebom polja ogledala u jednu tačku u kojoj se neka tečnost zagrijava na visoku temperaturu. Ovako zagrijana tečnost koristi se onda za proizvodnju električne energije. Ovo je osnovni način rada u današnjim solarnim elektranama. Solarne ćelije – Pretvaranje solarne energije direktno u električnu energiju.

Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplotnu energiju vode (ili neke druge tečnosti). Sistemi za grijanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrijati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tečnosti koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sistemi mogu se koristiti bilo gdje, čak i kod vanjskih temperatura ispod nule. Tokom dana, ako je lijepo vrijeme, voda može biti grijana samo u kolektorima, a ako vrijeme nije lijepo, kolektori pomažu u grijanju vode i time smanjuju potrošnju struje. Solarni kolektori su vrlo korisni i kod grijanja bazena. U tom slučaju temperatura vode je niska i jednostavnije je održavati temperaturu pomoću otvorenih sistema grijanja. Na takav način optimalna temperatura bazena održava se nekoliko nedjelja više u godini nego bez sistema grijanja vode. Postoje i kolektori koji direktno griju zrak. Kombinacijom grijanja vazduha i grijanja

vode može se postići vrlo velika ušteda.

Solarne ćelije Solarne ćelije su elementi koji direktno pretvaraju energiju sunčeva zračenja u električnu energiju. Efikasnost im je od 10% za jeftinije izrade sa amorfnim silicijumom, do 25% za skuplje izrade. Za sada su još uvijek ekonomski nerentabilni. Na slici desno prikazan je princip izrade fotonaponskih ili solarnih ćelija. Fotonaponske ćelije

11

mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se npr. na satelitima, cestovnim znakovima, kalkulatorima i udaljenim objektima koji zahtijevaju dugotrajni izvor energije. U svemiru je i snaga sunčeva zračenja puno veća jer Zemljina atmosfera apsorbira veliki dio zračenja pa je i dobijena energija veća. Kao dodatni izvori energije fotonaponske ćelije mogu se na primjer priključiti na električnu mrežu, ali za sada je to neisplativo.

Ugrubo možemo procijeniti da površina zemlje prima otprilike 100.000 TW solarne snage u svakom datom trenutku (gornji slojevi atmosfere primaju oko 174.000 TW, ali plinovi, oblaci, zagađenja i ostali činioci smanjuju dostupnu snagu na površini zemlje). Cijela populacija Zemlje koristi oko 400 qbtu energije svake godine, a da bi se dobila tolika količina energije potrebna je konstantna snaga od 13,38 TW – to je oko 8000 puta manje od snage koju dobijamo od sunca u svakom trenutku. Iz brojki iznad možemo izračunati da zemlja u 71 minutu primi dovoljno solarne energije da zadovolji energetske potrebe čovječanstva za cijelu godinu. Solarna energija je glavni izvor energije za satelite i svemirske sonde nakon lansiranja. Na primjer, najnoviji GPS sateliti (Block IIR) koriste solarne ćelije snage 1136 vata. Solarne ćelije se gotovo uvijek koriste u kombinaciji s baterijama da bi se izbjegao ispad napajanja kad satelit ili sonda nije u položaju od kud se vidi Sunce. Otprilike 30% ukupne potrošnje energije svodi se na grijanje vode. Iz toga je vidljivo da možemo znatno smanjiti zavisnost o vanjskim izvorima energije upotrebom solarnih panela. Za grijanje vode nema potrebe koristiti skupe solarne ćelije koje bi proizvodile električnu energiju koja bi se kasnije koristila za grijanje vode. Solarna energija je vrlo čist izvor energije nakon instalacije, ali postoje neke zabrinutosti povodom čistoće postupka proizvodnje solarnih ćelija. Solarne ćelije su u mnogo čemu direktno povezane s proizvodnjom poluvodiča, a ta proizvodnja ima otrovne nusproizvode koji mogu ugroziti živa bića. U proizvodnji poluvodiča takođe ima i emisija gasova staklene bašte. Solarna energija će se u budućnosti znatno više koristiti jer se očekuju rezultati naučnih istraživanja koji bi trebali smanjiti cijenu i povećati efikasnost ovoga izvora energije.

Najveća solarna elektrana dobila prvo zeleno svjetlo

Gradnja najveće solarne elektrane na svijetu došla je korak bliže realizaciji nakon što je Blythe projekt vrijedan šest milijardi dolara dobio odobrenje za građenje od energetskog povjerenstva Kalifornije, SAD. Projekt je predložen od strane korporacija Chevron i Solar Millennium AG i ako zaživi dati će ogroman podsticaj cijeloj industriji solarne energije u SAD-u što će otvoriti put novim solarnim projektima. Predložena solarna

elektrana sastojala bi se od četiri identična postrojenja od po 250 MW snage što bi rezultiralo s impresivnih 1GW snage. 1GW je ogromna brojka kad se govori o solarnoj energiji, a možda najbolji način da se prikaže koliko je to velika brojka je sljedeća činjenica: prema podacima iz publikacija Solar Energy Industry Association 2009 godine u SAD-u je ukupno instalirano oko 481 MW solarne energije. Trenutno su najveće solarne elektrane u svijetu velike između 200 i 300 MW, što znači da će ova elektrana

12

biti četiri puta veća od trenutno najveće solarne elektrane. Da bi se dobila jasna slika ovih brojki možemo ih uporediti s nuklearnim elektranama – prosječna snaga nuklearnog reaktora u SAD-u je 846 MW. Predložena elektrana koristit će polje paraboličnih ogledala za grijanje tečnosti. Parabolična ogledala fokusiraju sunčevo zračenje u liniju na kojoj je postavljena cijev s tečnosti (slika). Ova tehnika je trenutno među najpopularnijim tehnologijama iskorištavanja solarne energije. Ovo je trenutno naravno najveći solarni projekt u Kaliforniji, ali nije i jedini jer regulatori evaluiraju još osam predloženih projekata do kraja godine.

Vrlo je važno početi konstruiranje ove solarne elektrane što je prije moguće. Gradnja Blythe solarne elektrane uz više energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije rezultirat će i s više od 1000 radnih mjesta kod izgradnje postrojenja, a to će biti posebno dobro primljeno s obzirom na sstopu nezaposlenosti u okolnim regijama. Ako sve prođe prema očekivanjima Kalifornija će se u budućnosti potvrditi kao vođa na polju obnovljivih izvora energije i solarna energija mogla bi postati vrlo zanimljiva opcija za investicije. Budući da se za ogromni rast na području energije vjetra u SAD-u očekuje usporavanje u sljedećih nekoliko godina vrlo je dobro vidjeti solarnu energiju kao tehnologiju koja će nastaviti rast obnovljivih izvora energije. Cijena od šest milijardi dolara možda se nekome i čini velika, ali ni ostali energetski objekti nisu baš jeftini. Ovih šest milijardi rezultira s oko $6000 po instaliranom KW solarne energije, a kod izgradnje nuklearne elektrane brojke po kilovatu se kreću od $4000-$5500 po instaliranom KW nuklearne energije.

BIOENERGIJA ( Prednost biomase )

Biomasa je jedan od obnovljivih izvora energije. Pojam biomasa označava biološki materijal nastao od živih organizama poput drva i otpada. Biomasa se koristi za generiranje toplote koja se može onda iskoristiti između ostalog i za proizvodnju električne energije. Kao najjednostavniji primjeri biomase mogu se spomenuti mrtvo drveće i drveno iverje koji su pokazali vrlo velik potencijal kao izvor energije. U biomasu se takođe

ubrajaju biljni i životinjski materijali korišteni prilikom proizvodnje raznih vlakana i hemikalija. Biomasa ima veoma dugu istoriju jer je u svojim osnovnim oblicima korištena od samih početaka čovječanstva. Paljenje drveća u pećinama može se smatrati prvim primitivnim korištenjem biomase za dobijanje energije: tu se radi o pretvaranju energije iz organskih materijala u toplotu. Jednostavno rečeno – vatra pretvara organski materijal iz drva u toplotu.

13

Energija biomase dobija se iz pet različitih izvora: smeća, drvne mase, raznih otpada, otpadnih plinova i alkoholnih goriva. Biomasa može biti relativno jednostavno prevedena u upotrebljive izvore energije poput metana ili goriva za transport poput etanola i biodizela. Postoje razne tehnologije iskorištavanja energije iz biomase: direktno za grijanje, pretvaranje toplote u električnu energiju, pretvaranje u neki drugi oblik goriva poput tekućih biogoriva ili zapaljivog bioplina. Biomasa svakim danom postaje sve popularnija i prihvaćenija širom svijeta. Biomasa se i dalje spominje u mnogim debatama kod kojih se razrađuju prednosti i mane, naročito kad se biomasa uporedi s ostalim obnovljivim izvorima energije. Usprkos raznim mišljenima, većina naučnika i dalje tvrdi da biomasa ima mnoge prednosti pred fosilnim gorivima i da znatno pridonosi smanjenju ukupne emisije ugljikovog dioksida u atmosferu. Glavne prednosti biomase su: 1. Biomasa je obnovljivi izvor energije - Najočitija prednost biomase je činjenica da se radi o obnovljivom izvoru energije, što znači da se ne može u potpunosti potrošiti kao što je to slučaj s fosilnim gorivima. Biomasa većinom dolazi iz biljaka, a biljke su osnovni element za održavanje života na našoj planeti. To znači da dok postoji život na našoj planeti tako dugo će postojati i biomasa kao mogući izvor energije. 2. Biomasa pomaže u borbi protiv klimatskih promjena - Biomasa zaista pomaže smanjiti ukupne emisije stakleničkih gasova u atmosferu i time znatno pridonosi u borbi protiv klimatskih promjena. Iako je biomasa povezana s određenim nivoima ispuštanja stakleničkih gasova, to je puno manje nego kod fosilnih goriva. Glavna razlika biomase u odnosu na fosilna goriva kod ispuštanja stakleničkih gasova je u zatvorenom ugljenikovom ciklusu kod biomase. To se manifestuje iz činjenice da prilikom rasta biljke uzimaju iz atmosfere ugljenikov dioksid i da prilikom sagorijevanja to ispuštaju. Kod fosilnih goriva radi se o jednosmjernom procesu gledano iz perspektive životnog vijeka – ugljenikov dioksid se samo ispušta, nema procesa vraćanja natrag u zemlju. 3. Čišća okolina - Treća velika prednost energije iz biomase je mogućnost pročišćavanja okoline prilikom korištenja biomase. Broj ljudi na svijetu konstantno raste i s tim rastom naravno raste i problem sve veće količine otpada koja se stvara i treba biti primjereno zbrinuta. Trenutno velika količina otpada završi u rijekama, potocima, morima i okeanima i time se stvara veliki negativni uticaj na ekologiju i ljudsko zdravlje. Veći dio ovog otpada mogao bi se iskoristiti za proizvodnju energije iz biomase i time bi se bacanje tog otpada direktno u prirodu znatno smanjilo. 4. Biomasa je široko dostupan izvor energije - Čak se i žestoki protivnici korištenja biomase slažu s činjenicom da je to široko i jednostavno dostupan izvor energije. Biomasa postoji u određenom obliku gdje god pogledamo i samim time i potencijalna proizvodnja energije moguća je gotovo bilo gdje. Ovo je svakako jedna od najvećih prednosti biomase pred tradicionalnim fosilnim gorivima. Kao što je opšte poznato, fosilna goriva neće trajati vječno i jednom kad svijet potroši zalihe tih goriva biomasa će postati još atraktivniji izvor energije. Mnogi stručnjaci se slažu da kad se gleda i s ekonomskog i s ekološkog ugla gledanja biomasa će još dugo biti visoko na listi najboljih mogućih izvora energije.

14

Tečno gorivo

Tečno biogorivo je inače ili bioalkohol, poput etanolnog goriva, ili bioulje, poput biodizela i čistog biljnog ulja. Biodizel se može upotrijebiti u modernim dizel vozilima s malo ili bez preinaka na motoru te može biti proizvedeno od ostataka ili čistih biljnih ili životinjskih ulja i masti (lipidi). Čisto biljno ulje može se upotrebljavati u modifikovanom dizel motoru. Ustvari, dizel motor je izvorno zamišljen s pogonom na biljno ulje, a ne s pogonom na fosilna goriva. Glavna prednost biodizela je malo zračenje (emisija). Upotrebom biodizela emisija ugljenikovog monoksida i ostalih ugljovodonika smanjena je za 20% do 40%. U nekim područjima kukuruz, stabljika kukuruza, šećerna repa ili proso posebno su uzgajani za proizvodnju etanola (poznatog kao „zrnati alkohol“ ili „alkohol od zrna“), tečnosti koja se može upotrijebiti u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem i gorivim ćelijama. Etanol se postepeno upotrebljava u postojećoj energetskoj infrastrukturi. E85 je gorivo sastavljeno od 85% etanola i 15% benzina koje se prodaje potrošačima. Biobutanol se razvija kao alternativa bioetanolu. Povećava se međunarodno kritikovanje biogoriva proizvedenih iz usjeva hrane zbog poštovanja prema temama kao što su: osiguravanje hrane, uticaj na okolinu (krčenje šuma) i energetska ravnoteža. Količina proizvedenog etanola godišnje je porasla sa 47.500 tona 1993. na 191.000 tona 2000. godine. Glavni proizvođač ovog goriva je Francuska sa 91.000 tona proizvedenih 2000. Španija je na drugom mjestu sa 80.000 tona. Sljedeća je Švedska sa 20.000 tona. Proizvodnja biodizela povećala se još više. Od 55.000 tona 1992. narasla je na 700.000 tona u 2000. godini. I u ovoj grani Francuska je vodeća sa 47% ili 328.000 tona. Njemačka drži drugo mjesto sa 246.000 tona. U Evropskoj Uniji još samo tri države proizvode biodizelsko gorivo: Italija (78.000 tona), Austrija (27.600 tona) i Belgija (20.000 tona). Plan Evropske Unije je bio da do 2010. godine poveća proizvodnju na 17 mil tona biogoriva. Prema sadašnjim podacima plan nije ostvaren jer je proizvedeno samo 11.7 milijuna tona biogoriva.

Kruta biomasa

Kruta biomasa je najčešće uobičajno upotrebljavana direktno kao sagorljivo gorivo, proizvodeći 10-20 MJ/kg topline. Njeni oblici i izvori sadrže gorivo dobijeno iz drva, biogeni udio iz komunalnog krutog otpada ili neiskorišteni udio ratarskih kultura. Ratarske kulture mogu i ne moraju se uzgajati namjerno kao energetski usjev, a ostatak biljke se upotrebljava kao gorivo. Većina vrsta biomase sadrže energiju. Čak i kravlje gnojivo sadrži dvije trećine izvorne energije koju je krava upotrijebila. Sakupljanje energije pomoću bioreaktora je isplativije rješenje za raspolaganje otpadom s kojim su suočeni mljekari i moguće je proizvesti dovoljno bioplina za pokretanje takve farme. S trenutnom tehnologijom, ono nije idealno prikladno za upotrebu kao transportno gorivo. Većina transportnih vozila zahtijeva izvore energije sa visokom gustinom snage poput onih koji se koriste u motorima s unutarnjim sagorijevanjem. Ti motori inače zahtijevaju čisto sagorljivo gorivo koje je obično u tečnom obliku i manjih dimenzija, kompresirane gasovite faze. Tečnosti su više prenosive zato što imaju visoku energetsku gustinu te mogu biti pumpane što omogućava lakše rukovanje. To je razlog zašto je većina transportnih goriva tečna.

15

Jedna vrsta biomase je drvo, koje je upotrebljavano vijekovima u različitim količinama. Dvije milijarde ljudi trenutno kuha svaki dan i zagrijava svoje domove za vrijeme zime upotrebljavajući sagorljivu biomasu koja je glavni pridonositelj klimatskim promjenama globalnog otopljenja uzrokovanog ljudskom rukom. Crna čađ koja se prenosi iz Azije na polarne krajeve uzrokuje njihovo brže topljenje ljeti. U devetnaestom stoljeću, parni motori pogonjeni izgaranjem drva bili su česti, doprinoseći tako zagađenosti zraka u industrijskoj revoluciji. Drvo i njegovi nusprodukti sada mogu biti pretvoreni kroz procese poput uplinjavanja u biogoriva kao što su plin dobijen iz drva, bioplin, metanolno ili etanolno gorivo; iako dalje razvijanje može zahtijevati da se te metode učine dostupnima i praktičnima. Ostatak šećerne trstike, otpaci pšenice, kukuruzni klip i druga biljna materija može biti i jest uspješno gorljiva. Čiste emisije ugljikovog dioksida koje su dodate u atmosferu tim procesom dolaze jedino iz fosilnih goriva koja su upotrebljavana za sadnju, gnojenje, sakupljanje i prevoz biomase. Proces sakupljanja biomase iz sezonskih jablana i vrba te trajne trave poput divljeg prosa, vodene svijetlice i azijske trstike zahtijevaju manje učestalu kultivizaciju i manje kiseonika nego tipični godišnji usjevi. Pravljenje kuglica od azijske trstike i njeno spaljivanje se proučava i moglo bi postati ekonomski održivo.

Biogas

Biogas se lako može proizvesti iz trenutnih ostataka kao što su: proizvodnja papira, proizvodnja šećera, fekalija, ostataka životinja i tako dalje. Ovi različiti ostaci trebaju biti pomiješani zajedno i uz prirodnu fermentaciju proizvoditi gas metan. Ovo se može učiniti pretvaranjem trenutnih fekalinih postrojenja u biogasna postrojenja. Kad elektrana biogasa ispusti sav metan koji može, ostaci su katkad pogodniji za gnojivo nego originalna biomasa.Alternativno, biogas može se proizvesti uz pomoć naprednog sistema procesuiranja otpada kao što je mehanički biološki tretman. Ovi sistemi obnavljaju reciklirane elemente iz kućanskih otpada i procesuiraju biorazgradivi dio u anarobni sažeti sadržaj.Obnovljivi prirodni gas je biogas koji je poboljšan do kvaliteta sličnog prirodnom gasu. Približavajući kvalitet onom kvalitetiu prirodnog gasa, postaje moguće distribuirati gas masovnom tržištu uz pomoć gasne - mreže.

Energija vode (Hidropower, hydroelectric power)

Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udio hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama u istom je razdoblju proizvodnja povećana gotovo sto puta, a udio 80 puta. Tako je zbog toga jer korištenje hidroenergije ima svoja ograničenja. Ne može se koristiti posvuda jer podrazumijeva obilje brzo tekuće vode, a poželjno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer se električna struja ne može jeftino uskladištiti. Da bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. To znatno diže cijenu cijele elektrane, a i diže se nivo podzemnih voda u okolini akumulacije.

16

Hidroelektrana Itaipu

Da bi se poništio uticaj oscilacije protoka vode na rijekama se grade ogromne brane. Zbog toga se mijenja biološka slika okoline.

Nivo podzemnih voda ima dosta uticaja na biljni i životinjski svijet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za okolinu. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zaštita od potresa, a u zadnje vrijeme i zaštita od terorističkog čina (za vrijeme Domovinskog rata Srbi su pokušali srušiti branu Peručkog jezera).

Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25 % svjetskog hidroenergetskog potencijala. Većina neiskorištenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatan porast potrošnje energije. Najveći projekti, planirani ili započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru... Rastuća potreba za energijom pri tome često preteže nad brigom o uticajima na okolinu, a dimenzije nekih zahvata nameću utisak da je njihovo izvođenje ne samo stvar energije nego i prestiža.

Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana: protočne - one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija može

isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage. To znači da se skoro direktno koristi kinetička energije vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali su vrlo ovisne o trenutnom protoku vode. Prednost takve izvedbe je vrlo mali uticaj na okolinu i nema dizanja nivoa podzemnih voda..

17

princip akumulacijske hidroelektrane (pribranske)

Glavni dijelovi takve elektrane su akumulacija, brana, zahvat, gravitacijski dovod, vodna komora, zasunska komora, tlačni cjevovod, strojarnica i odvod vode. Postoje dvije izvedbe akumulacijskih hidroelektrana: pribranska i derivacijska. Pribranska se nalazi ispod same brane, a derivacijska je smještena puno niže od brane i cjevovodima je spojena na akumulaciju.

akumulacijske (Hydroelectric Dam)- su najčešći način dobijanja električne energije iz energije vode. Problemi nastaju u ljetnim mjesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcionisanje elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti i potrebno je održavati bar nivo vode koji je biološki minimum. Veliki problem je i dizanje nivoa podzemnih voda.

reverzibilne (Pumped-storage Plants) - potrošnja električne energije ovisi od doba dana, dana u sedmici, godišnjem dobu itd. U ponedjeljak je špica potrošnje, vrlo velika potrošnja je i svim ostalim radnim danima. Vikendom obično pada potrošnja električne energije. Za popunjavanje dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne hidroelektrane. Ove hidroelektrane slične su derivacijskim, ali protok vode je u oba smjera kroz derivacijski kanal. Kad je potrošnja energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer je tada potrošnja energije najmanja. Danju se prebacuje na proizvodnju električne energije i tada se prazni gornja akumulacija. To nije baš energetski najbolje rješenje, ali je bolje nego napraviti još nekoliko termoelektrana za pokrivanje dnevnih špica potrošnje. RHE Velebit je jedina reverzibilna hidroelektrana u Hrvatskoj.

Geotermalna energija (Geothermal energy)

Sunčeva radijacija glavni je pokretač većine obnovljivih izvora energije, ali ima i nekoliko izvora koji ne potiču od nje. To su geotermalna energija i energija koju možemo dobiti od plime i oseke.

Riječ geotermalno vodi porijeklo od dvije grčke riječi, “geo” (zemlja) i “therme” (toplina) i znači toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija Zemlje naziva još i

18

geotermalna energija. Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regeneriše tu toplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni 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 po pukotinama i tamo se onda zagrijava i cirkuliše natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.

Da bi se geotermalna energija iskoristila, razvijene su mnoge tehnologije, ali

pojednostavljeno možemo izdvojiti dva osnovna načina: direktno i indirektno. Direktno korištenje znači korištenje vruće vode koja izbija (ili se ispumpa) iz

podzemlja. Ono može biti raznoliko: od korištenja u toplicama, za grijanje kuća ili staklenika, za pojedine postupke u industriji (npr. pasterizacija mlijeka). Najveći geotermalni sistem koji služi za grijanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Rejkjeviku u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju, te se čak 89% islandskih domaćinstava grije na taj način. Geotermalna energija se uveliko iskorištava i u područjima Novog Zelanda, Japana, Italije, Filipina te i nekih dijelova SAD-a kao što je San Bernardino u Kaliforniji te u glavnom gradu Idaho-a Boise-u.

Jedan od izvora vruće vode na Islandu podoban za iskorištavanje geotermalne energije. Island je država koja najviše koristi svoj prirodni položaj za iskorištavanje geotermalne energije.

Indirektno korištenje geotermalne energije znači dobijanje električne struje.

Ovdje se princip rada ne razlikuje bitno od klasičnih termoelektrana na ugljen ili mazut - razlika je samo u načinu na koji se dobija vodena para. Zavisno od temperature vode (ili pare) u podzemlju razvijeno je nekoliko različitih tehnologija. Tu se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema ni štetnih emisija gasova u atmosferu, ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim okruženjima, od farma, osjetljivih pustinjskih površina pa sve do šumsko-rekreacijskih područja.

19

Slika prikazuje pojednostavljeni princip dobijanja električne energije iz geotermalnih izvora. Vruća para i voda koriste se za pokretanje turbina generatora, a iskorištena voda i kondenzovana para vraćaju se nazad u izvor.

Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa. Voda iz

geotermalnih rezervoara koristi se za grijanje staklenika za proizvodnji cvijeća i povrća. Vijekovima se ovo koristi u centralnoj Italiji, a Mađarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

Postoji još vrlo širok spektar upotrebe geotermalne energije. Neke od tih upotreba su uzgajanje riba, razne vrste industrijske upotrebe, balneologija - upotreba za rekreaciju i lječilišta (toplice), i slično.

Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:

1. Princip suve pare (Dry steam) – koristi se isključivo vruća para, tipično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip i još uvijek se koristi jer je to daleko najjeftiniji princip proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora. Trenutno se najveća elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u sjevernoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960 godine. Količina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za snabdjevanje grada veličine San Francisco-a.

2. Fleš princip (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani na površini smanjuje se pritisak pa se vruća voda pretvara u paru u pokreće turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.

3. Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog

20

principa vruća voda se koristi za grijanje tečnosti koja ima znatno nižu temperaturu ključanja od vode, a ta tečnost isparava ne temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema budući da se upotrijebljena voda vraća nazad u rezervoar pa je gubitak toplote smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiti će ovaj princip.

Prednost geotermalnog izvora energije je to da je jeftin, stabilan i trajan izvor,

nema potrebe za gorivom, u pravilu nema štetnih emisija, osim vodene pare, ali ponekad mogu biti i drugi gasovi.

Slabosti proizlaze iz činjenice da je malo mjesta na Zemlji gdje se vrela voda u podzemlju ne nalazi na prevelikoj dubini - takva područja, tzv. geotermalne zone vezane su uz vulkanizam ili granice litosfernih ploča. Najpogodnija su područja na rubovima tektonskih ploča, tj. područja velike vulkanske i tektonske aktivnosti Kako su to često i potresna područja sama gradnja postrojenja zahtijeva povećane troškove. Često su udaljena od naseljenih područja, pa se stvaraju troškovi prenosa energije, a ponekad su zaštićena pa gradnja nije dopuštena (npr. NP Yellowstone). Među zemljama koje prednjače su SAD, Filipini, Meksiko, Japan.

Sledeća slika prikazuje tektonsku kartu svijeta i područja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.

Zemlja je podijeljena na tektonske ploče koje se cijelo vrijeme kreću i sudaraju i

time stvaraju mjesta pogodna za iskorištavanje geotermalne energije. Najpogodnija područja za iskorištavanje te energije nalaze se na takozvanom Vatrenom prstenu (Ring of Fire).

Energija plime i oseke (Tidal power)

Energija plime i oseke dolazi od gravitacijskih sila Sunca i Mjeseca. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Ta se energija može dobijati tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene (npr. ima mjesta gdje je razlika između plime i oseke veća od 10 metara).

21

Princip je jednostavan i vrlo je sličan principu hidroelektrane. Na ulazu u neki zaljev postavi se brana i kad se nivo vode digne propušta se preko turbine u zaljev. Kad se zaljev napuni brana se zatvara i čeka se da nivo vode padne. Tad se voda po istom principu propušta van iz zaljeva. U jednostavnijem slučaju voda se propušta kroz turbine samo u jednom smjeru i u tom slučaju turbine su jednostavnije (jednosmjerne, a ne dvosmjerne).

Glavni problemi kod takvog iskorištavanja energije plime i oseke su nestalnost (treba čekati da se nivo vode digne dovoljno, ili da padne dovoljno) i mali broj mjesta pogodnih za iskorištavanje takvog oblika energije.

Jedno od pogodnih područja je La Rance elektrana u Francuskoj, a koja je ujedno i najveća elektrana koja radi na principu energije plime i oseke. Ta elektrana koja je ujedno i jedina elektrana takve vrste u Evropi smještena je u estuaru rijeke Rance u sjevernoj Francuskoj i trenutno stvara dovoljno energije za zadovoljavanje potrebe 240.000 francuskih domaćinstava. Kapacitet te elektrane je otprilike petina onog prosječne nuklearke, odnosno elektrane pogonjene na ugljen. Rusija je izgradila malu elektranu kod Murmanska, Kanada u zaljevu Fundy, Kina nekoliko elektrana, ali ni jedna od tih zemalja nije ostvarila značajan napredak.

Elektrana na rijeci Rance Potencijal energije plime i oseke nije neka novost, te je taj princip poznat već

dugo godina (male brane oko okeana su već nicale i početkom 11 v.). Medjutim, kada se ti projekti uporede s branama na rijekama, dolazi se do zaključka o vrlo visokim troškovima tih projekata jer je kao prvo riječ o masivnim projektima, a s druge strane ti masivni projekti moraju biti izgrađeni u zahtjevnom području za građenje gdje ima mnogo soli. Neisplativost je ustvari glavni razlog zašto energija plime i oseke nije našla mjesto među najkomercijalnijim obnovljivim izvorima energije, uprkos neospornom potencijalu. Glavni problem svih tih elektrana leži u tome da mogu dnevno raditi samo nekih 10 sati, tačnije za vrijeme kad se plima diže, odnosno oseka spušta. Medjutim, velika prednost leži u činjenici što su plima i oseka potpuno predvidljive pojave, tako da se lako može isplanirati vrijeme rada tih elektrana u vrijeme kada su morske mijene aktivne, a recimo to nije slučaj sa svim vrstama energije (primjer, energija vjetra).

22

Energija valova (Wave Energy) Energija valova je oblik transformisane Sunčeve energije koja stvara stalne

vjetrove na nekim dijelovima Zemlje. Ti vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na kojima je moguće iskorištavanje njihove energije. Veliki problem kod takvog iskorištavanja energije je da elektrane treba graditi na pučini jer u blizini obale valovi slabe. To znatno povećava cijenu gradnje, ali nastaju i problemi prenosa te energije do korisnika. Rezultati u trenutnoj fazi dospjeli su tek do prototipova i demonstracijskih uređaja.

Princip iskorištavanja energije valova Na slici se vidi princip pretvaranja energije valova u električnu energiju. Prema

slici se vidi da se energija valova prvo pretvara u strujanje zraka, a taj vjetar pokreće turbinu. Amplituda valova mora biti velika da bi pretvaranje bilo efektno.

Energija valova se direktno hvata ispod površine valova ili iz raznih fluktuacija pritisaka ispod površine. Tada ta energija može pogoniti turbinu, a najjednostavniji i najčešći način funkcioniranja je sljedeći: Val se diže u komori, a rastuće sile vode tjeraju zrak iz komore te tako pokretljivi zrak zatim pogoni turbinu, a koja onda pokreće generator.

Postoje razne tehnologije za iskorištavanje energije valova, ali samo malen broj njih je ustvari komercijalno iskoristiv. Tehnologije za iskorištavanje energije valova nisu samo instalirane na obali, već i daleko na pučini, a i naglasak velikih projekata kao što je "The OCS Alternative Energy Programmatic EIS" je upravo na pučinskim projektima sa sistemima postavljenim u dubokoj vodi, na dubinama koje prelaze 40 metara.

Medjutim, većina tehnologija za iskorištavanje energije valova još uvijek je orijentisana blizu obale, ili na samoj obali, a razlika među njima je u njihovoj orijentaciji prema valovima s kojima su u interakciji, te sa radnim principom uz pomoć kojeg se energija valova pretvara u željeni oblik energije.

Među najpopularnijim tehnologijama su svakako tzv. “terminator devices”, “point

absorbers”, “attenuators” i “overtopping devices”.

23

“Oscillating water column”

“Terminator devices” kao što su “oscilating water columns” uobičajeno se nalaze na obali ili blizu same obale, a imaju princip rada gdje se šire perpendikularno s obzirom na smjer putovanja vala i gdje nakon što se snaga vala uhvati i reflektuje, “oscilating water column” se nakon toga giba poput klipa gore-dolje, tjerajući zrak kroz otvor povezan s turbinom.

Glavni problem s energijom valova predstavlja činjenica što se taj izvor energije ne može ravnomjerno koristiti u svim dijelovima svijeta. Upravo zbog tog razloga što se energija valova ne može koristiti u svim dijelovima svijeta mnoga su straživanja posvećena upravo rješavanju tog problema ravnomjernosti. Ali, isto tako postoje i mnoga područja s vrlo visokom stopom iskoristivosti, kao što su npr zapadna obala Škotske, sjeverna Kanada, južna Afrika, Australija te sjeverozapadna obala sjeverne Amerike.

Potencijali Republike Srpske u iskoristavanju obnovljivih izvora energije

BIOMASA

Republika Srpska raspolaže značajnim potencijalom biomase koji može biti iskorišten za proizvodnju električne i toplotne energije. Ukupan teoretski potencijal biomase u Republici Srpskoj je procijenjen na 31,08 – 46,24 PJ.

Najveći dio (59%) je biomasa pogodna za sagorijevanje. Sa 39% slijedi biomasa pogodna za proizvodnju biogasa iz komunalnog otpada, stočarstva i energetskih usjeva. Sadašnja potrošnja biomase za sagorijevanje iznosi 16,96 PJ, što predstavlja 92% potencijala iz izvora na teritoriji Republike Srpske.

24

GEOTERMALNI IZVORI Provedena istraživanja pokazuju da je veliki dio RS perspektivan u pogledu

prisustva geotermalnih voda, najviše na prostoru Posavine, Semberije, Banjalučke kotline i Lijevče polja. Energetski potencijal je procijenjen na 1260 RJ.

ENERGIJA VJETRA

Za područje Republike Srpske izrađen je “Atlas vjetrova” koji je potrebno verifikovati mjerenjima vjetra. Teoretski iskoristiv potencijal za korišćenje energije vjetra procijenjen je na 640 MW i 1200 GWh/god. Prema raspoloživom vjetropotencijalu može se izdvojiti 13 lokacija vjetroelektrana. Prema ekonomskoj opravdanosti prednost treba dati lokacijama za izgradnju vjetroelektrana srednje veličine. Sve lokacije, izuzev jedne su u jugoistočnom dijelu Republike Srpske. Moguća je realizacija vjetroelektrana, imajući u vidu razna ograničenja, do 2020.godine, maksimalno snage do 100, odnosno 200 MW.

ENERGIJA SUNCA

Srednja godišnja ozračenost sunčevim zračenjem vodoravne površine u RS je od 1,25 MWh/ m2 za sjeverne dijelove do 1,55 MWh/ m2 za južne dijelove. Primjena solarne energije u RS je moguća u dva pravca: solarni kolektori za pripremu tople vode i toplote i fotovoltaični sistem i za proizvodnju električne energije.

UTICAJ POJEDINIH IZVORA ENERGIJE NA OKOLINU

Postotak upotrebe ekološki prihvatljivih obnovljivih izvora energije još je uvijek na globalnoj skali zanemariv tako da ekološki problemi kao posljedica pretjerane upotrebe fosilnih goriva zaslužuju posebnu pažnju ne samo sa energetskog već svakako i sa ekološkog gledišta. Različiti izvori energije imaju različite uticaje na okolinu u kojem se ti izvori energije proizvode, transportuju ili koriste.

Površinski ozon nastaje kad na ustajalom zraku i sunčanom vremenu kiseonikov oksid reaguje s organskim spojevima. Kiseonikov oksid na površini obično nastaje sagorijevanjem fosilnih goriva, a organski spojevi nastaju iz dima od goriva, raznih otapala i sličnog. Površinski ozon može upaliti disajne putove i smanjiti radni kapacitet pluća, izazvati draženje očiju i nosa, te smanjiti sposobnosti ljudi prilikom obavljanja normalnih poslova. Površinski ozon je samo jedan u nizu problema koji su povezani s energijom.

Fosilna goriva – ova vrsta goriva ima daleko najveći negativni uticaj na okolinu. Sagorijevanjem fosilnih goriva u atmosferu se ispuštaju ogromne količine ugljenika koji se milionima godina taložio i onda bio prekriven slojevima stijena i zemlje. Taj isti ugljenik u atmosferi sad stvara CO2 koji je gas i time znatno utiče na temperature na Zemlji.

Bioenergija (biogoriva) – biogoriva stvaraju iste probleme kao i fosilna goriva, ali budući da se proizvodnjom biogoriva zatvara ugljenikov ciklus, biogoriva su manje

25

štetna od fosilnih goriva. Zatvaranje ugljenikovog ciklusa znači da biljke koje se koriste za proizvodnju biogoriva prilikom rasta iz atmosfere uzmu određene količine ugljenika koji se kasnije vraća u atmosferu izgaranjem tih biogoriva. Kod fosilnih goriva taj krug nije zatvoren, tj. ugljenik se samo ispušta u atmosferu.

Solarna energija – iako energija Sunca ima ogroman potencijal, zbog male iskoristivosti bilo bi potrebno prekriti velike površine da se dobije iole ozbiljnija količina iskoristive energije. Takvo rješenje ekološki je prihvatljivo samo u područjima u kojima nema vegetacije, tj u pustinjama, a u „zelenim“ područjima to bi stvorilo preveliki negativni uticaj na okolinu.

Instaliranje solarnih kolektora ili solarnih ćelija na krovovima kuća gotova da nema negativnog uticaja na okolinu.

Energija vjetra – sama proizvodnja energije iz vjetra nema ozbiljnijeg negativnog efekta na okolinu. Gledano sa ekološkog aspekta, jedina ozbiljnija zamjerka vjetroelektranama je negativan uticaj na ptičje populacije, tj. elise vjetrenjača ubijaju ptice. Kao manje zamjerke vjetroelektranama navodi se vizuelno zagađivanje okoline, uništavanje netaknute prirode gradnjom pristupnih cesta do vjetrenjača i proizvodnju zvuka niske frekvencije koji negativno utiče na zdravlje ljudi (ometaju spavanje, izazivaju glavobolje, mogu izazvati anksioznost).

Energija vode – iskorištavanjem energije vode ne stvara se nikakvo zagađenje okoline, ali sami infrastrukturni objekti mogu znatnouticati na okolinu. Tako se gradnjom velikih brana poplavljuju velike površine i diže nivo podzemnih voda, a to može promijeniti cijelu lokalnu biozajednicu. Dodatni problem je presijecanje prirodnih tokova vode i time presijecanje ruta kretanja pojedinih vodenih životinja. Geotermalna energija – iskorištavanjem geotermalne energije ne dolazi do zagađenja okoline. Isto kao i kod ostalih obnovljivih izvora energije i kod iskorištavanja geotermalne energije moraju se izgraditi neki infrastrukturni objekti, ali uticaj tih objekata na okolinu je zanemariv kad se gleda količina proizvedene energije.

26

ZAKLJUČAK

Čovječanstvo će u bliskoj budućnosti morati pronaći ekološki prihvatljivije izvore energije kojima će pokrivati svoje energetske potrebe. Trenutno se kao ekološki prihvatljivo rješenje nude obnovljivi izvori energije, ali ipak nije realno očekivati da će se ti izvori energije dovoljno razviti da u nekoj većoj mjeri zadovolje rastuće energetske potrebe čovječanstva. Energiju Sunca nema dovoljnu iskoristivost i skupa je, energija vjetra nije svugdje dostupna u dovoljnim količinama, energetski potencijali vode već su u velikoj mjeri iskorišteni. Geotermalna energija može se optimalno iskorištavati samo na tektonskim rasjedima, tj. na mjestima na Zemlji gdje toplotna energije iz unutrašnjosti Zemlje dolazi vrlo blizu površini. Energija plime i oseke, te energija valova predstavljaju veliki potencijal, ali zbog male dostupnosti trenutno se izuzetno malo energije koristi iz tih izvora. Bioenergija ili biogoriva nameću se kao zamjena za klasična fosilna goriva, ali ta goriva takođe u atmosferu ispuštaju razne štetne gasove pa nisu ekološki potpuno prihvatljiva. Dodatno se uz biogoriva veže i jedan zanimljivi etički problem. Naime, biogoriva se proizvode od šećerne trske, kukuruza, soje, uljane repice i drugih biljaka koje mogu poslužiti kao hrana. Tako bogatije države proizvode biogoriva na način da pretvaraju hranu u gorivo, dok s druge strane izuzetno puno ljudi na Zemlji umire od gladi i ta ista hrana spasila bi im živote.

"Čista" energija u velikim količinama može se trenutno proizvesti samo u nuklearnim elektranama. Nuklearne elektrane gotovo da nemaju nikakav uticaj na okolinu ukoliko se prilikom eksploatacije poštuju sva pravila. Uz istraživanja na polju sigurnosti nuklearne fisije trenutno se razvija izuzetno puno tehnologija koje bi mogle poslužiti za proizvodnju energije u budućnosti.

Osnovni razlozi upotrebe obnovljivih izvora energije:

Zaštita životne sredine; smanjenje emisije gasova staklene bašte; predupređenje rizika koje nosi nuklearna energetika; poboljšanje energetske sigurnosti; smanjenje zavisnosti od uvoza energije i smanjenje posljedica postepenog

nestajanja goriva fosilnog porijekla; povećanje ekonomske konkurentnosti; stvaranje novih radnih mjesta i novi put za tehnološki napredak.

27

LITERATURA:

http://www.izvorienergije.com/

http://hr.wikipedia.org/wiki/Obnovljivi_izvori_energije

http://web.zpr.fer.hr/ergonomija/2004/habjanac/Obnovljivi_izvori.html www.prsp.gov.rs/.../sesti_vodic_kroz_potencijalne_domace_i_inostra... www.zelenaenergija.org/