1

ENERGIJA I OKRUŽENJE

1 ENERGIJA

Ljudski život nije moguć bez utroška određene količine energije. Unošenjemhrane čovek obezbeđuje tu minimalno potrebnu energiju ali potrebno je utrošiti energiju iza pripremanje te hrane kao i za neophodno grejanje stambenih objekata. Dalje jepotrebno potrošiti energiju u poljoprivredi za dobijanje te hrane, za izradu odeće, obuće,mesta za stanovanje. U razvijenim društvima čovek troši daleko više energije od ovogživotnog minimuma. Tu se misli na komunikacije, transport, osvetljenje, građevinarstvo,mašine, usluge, ...

Prvi zakon Termodinamike kaže da energija ne može biti uništena, niti stvorena niiz čega ali se može pretvarati iz jednog oblika u drugi. Pri sagorevanju goriva hemijskaenergija se pretvara u toplotnu, a u nekoj toplotnoj mašini ta toplotna energija se pretvarau rad. Punjenjem baterije električna energija se pretvara u hemijsku, a zatim trošenjem teenergije, proces ide u obrnutom smeru. Čovek trošeći energiju za svoje potrebe,transformiše je iz vrednijeg oblika u manje vredan (nepovratni procesi, Drugi zakonTermodinamike). Od posebnog značaja je da se ta transformacija od fosilnih ilinuklearnih goriva, obavlja što efikasnije, uz što manje rasipanje energije.

Prema podacima za 1995. godinu svetska potrošnja energije (u vidu korišćenesnage) je iznosila 12,1·1012 W. Što znači da ako je svetska populacija tada brojala 6milijardi stanovnika, to je 2 kW po stanovniku. SAD troše najviše energije po stanovniku,što je iste godine iznosilo 13 kW po stanovniku. U svakom slučaju ove cifre predstavljajudaleko veće iznose od minimalno potrebnih za funkcionisanje ljudskog života (prosečnooko 120 W).

Sposobnost potrošnje ove količine energije je posledica razvijenih tehnologija,koje omogućavaju njenu potrošnju angažovanjem relativno malih ljudskih snaga. Fosilnai nuklearna goriva su iscrpiva i uprkos njihovom sve efikasnijem korišćenju, zemlji pretinjihov nestanak u dolazećim vekovima. Razvoj novih tehnologija korišćenja iscrpivihizvora energije doprineo je da njihova cena ostane relativno niska u sadašnjem vremenu.

Postoje i obnovljivi izvori energije ali raspoloživi u znatno manjim količinama.To su solarna energija, energija vetra, vodenih tokova, plime i oseke, biomase. U stvariovi vidovi energije su bili poznati od davnina i nekada davno obezbeđivali su čovekuprevoz, spremanje hrane, ... Savremene tehnologije omogućavaju znatno efikasnijekorišćenje ovih obnovljivih izvora ali oni danas čine manje od 8% ukupne svetskepotrošnje energije. Korišćenje ovih izvora još uvek je (značajno) skuplje od fosilnih inuklearnih goriva ali računajući faktor iscrpivosti i zagađenja životne sredine i pravcakojim svet ide to neće uvek biti tako.

Potrošnja energije se obično deli i računa u okviru četiri (tri) sektora:industrijskog (proizvodnja dobara, poljoprivreda, ...), transportnog (automobili, kamioni,avioni, vozovi, brodovi, cevovodi, ...), komercijalnog (usluge, trgovina) i stambenog(potrošnja energije u objektima za stanovanje). Često se dva poslednja sektorapredstavljaju kao jedan sektor potrošnje energije u zgradama (komercijalni i stambenisektor). Godine 1996. u SAD, potrošnja energije po sektorima je bila 36%, 27%, 16% i21%, respektivno. U Evropi, računajući tri sektora to približno iznosi 30%, 30% i 40%.

2

Daljim raščlanjavanjem može se doći do velikog broja načina potrošnje energije, od kojihje svaki veoma važan za jednu nacionalnu, kao i za svetsku ekonomiju.

Ključni oblik korišćenja energije, naročito u industrijskom i komercijalnomsektoru je električna energija. Svet troši 36% od ukupne potrošnje energije u sektoruproizvodnje električne energije. U SAD je to još izraženije i iznosi 44%. Zajedno satransportnim sektorom to iznosi 70% potrošnje energije u SAD. Iz ovog razloga u daljemtekstu će se posvetiti posebna pažnja proizvodnji električne energije. Danas su još uvekglavni izvori energije fosilna i nuklearna goriva, koja se vade iz zemlje i njihovo redovnodopremanje je strateški zadatak za svaku zemlju. Rezerve iscrpivih izvora energije nisuravnomerno raspoređena među državama i kontinentima. Zato je u sferi trgovine energijaveoma značajna roba.

1.1 ELEKTRIČNA ENERGIJA

Jasan znak razvoja industrije u dvadesetom veku je bio značajan rast proizvodnje ipotrošnje električne energije. Danas elektroenergetski sektor troši 36% svetske energiješto predstavlja 1,4·1012 W električne snage na godišnjem nivou (pri proizvodnji električneenergije samo se deo korišćene energije pretvara u električnu). U SAD to je 44% ukupneenergije ili 0,4·1012 W električne energije. Električna energija se proizvodi (po pravilu) uvelikim postrojenjima prosečne snage od 100 do 1000 MW. Električna energija se u svetuproizvodi iz fosilnih (63%) i nuklearnih (17%) goriva. Ostatak čine obnovljivi izvori,odnosno dominantan izvor je hidroenergija (19%). Proizvodnja električne energije (zaindustrijski, transportni, komercijalni i stambeni sektor) je neophodan i ključan uslov zafunkcionisanje, kako razvijenih zemalja, tako i zemalja u razvoju.

Električna energija se troši za osvetljenje, stvaranje mehaničke snage,klimatizaciju prostora, rad elektronske opreme, ... Praktično, akumulacija elektroenergijeje zanemarljiva (za razliku od akumulacije fosilnih goriva u termoelektranama ili vode uhidroelektranama), pa se njena potrošnja i proizvodnja dešavaju istovremeno.Elektrosistem mora biti u stanju da odgovori na trenutne potrebe za strujom, što sepostiže umrežavanjem proizvodnih sistema, pa se prekid u proizvodnji jednog izvoramože nadomestiti drugim.

1.2 ENERGIJA U TRANSPORTU

Transport ljudi, robe i materijala između različitih objekata i odredišta je sastavnideo aktivnosti savremenih društava. Kopnena, vodena i vazdušna transportna sredstvapogonjena fosilnim gorivima je osnovni način funkcionisanja ovog sektora. Transportnisistem zahteva pored sredstava (automobili, kamioni, vozovi, brodovi, avioni, ...) iinfrastrukturu (putevi, pruge, aerodromi, luke, ...). U praksi se najčešće radi o državnom(javnom) vlasništvu nad infrastrukturom i privatnom vlasništvu nad transportnimsredstvima. U ekonomskom smislu, najveći transportni sektor čine magistralni putevi idrumska vozila. Svetom krstari (2000. godina) oko 600 miliona vozila, od kojih 200miliona se nalazi u SAD. Oko 96% drumskih transportnih sredstava u SAD čine putničkiautomobili i laki kamioni. Broj drumskih vozila u svetu i SAD raste po stopi od 2,2% i1,7% godišnje, respektivno. U Americi se drumska vozila zamenjuju svakih 13 godina,

3

što pruža priliku za stalnim osavremenjivanjem ovog sektora. Transport goriva čine skorou celini derivati nafte. U SAD transport troši 70% ukupne potrošnje nafte ili 32%potrošnje svih fosilnih goriva. Transport autoputevima troši 46% potrošnje nafte ili 21%potrošnje svih fosilnih goriva. Transportni sistemi su veoma osetljivi na prekide usnabdevanju uvoznom naftom, kada se prelazi na domaće izvore i rezerve. Za razliku odnekih stacionarnih korisnika nafte, vozila ne mogu naftu zameniti ugljem ili gasom uvreme nestašice.

Kako je u svetu i SAD, počev od 1970. velika pažnja posvećena smanjenjuemisije štetnih gasova iz vozila, tako se tehnologije proizvodnje transportnih sredstavafokusiraju na što efikasnije korišćenje goriva. Udvostručenje efikasnosti potrošnje goriva,u odnosu na sadašnji nivo (2000.) je tehnički dostižno, uz velika ulaganja u razvojproizvođača transportnih sredstava. Automobili najviše obećavaju u razvoju visokoefikasnih transportnih sredstava sa malom emisijom štetnih gasova (NOx, CO2, SO2,čestice).

1.3 ENERGIJA KAO KOMFOR

Zbog opšte tražnje za energijom, mogućnošću njenog skladištenja i potrošnje urazličitim oblicima, energija je veoma tražena roba sa cenom koja stalno raste. Na primercena nafte na prelazu iz dvadesetog u dvadeset prvi vek je iznosila 15-35 dolara za barel(159 litara) ili 2-5 $/GJ. Danas (2012.) se cena nafte kreće oko 100 dolara za barel. Ugaljje po jedinici energije jeftiniji od nafte, dok je prirodni gas skuplji. Razlika u cenamaodražava tražnju i različite troškove eksploatacije, skladištenja i transporta. Rafinisanonuklearno gorivo je jeftinije od fosilnih goriva. Ugalj je najjeftinije gorivo, posebnoukoliko se eksploatiše na površinskim kopovima. Jeftin je i po pitanju uskladištenja itransporta. Problem je njegovo efikasno korišćenje i nivo zagađenja životne sredine. USAD se ugalj koristi uglavnom u termoelektranama.

Nafta iako skuplja od uglja (velika tražnja i niz primena) se lakše transportujenaftovodima ili interkontinentalno, super tankerima. Nafta je gorivo transportnihsredstava, raznih industrijskih grana, kao opcija zamene uglja u domaćinstvima, ...Prirodni gas se otežano skladišti i isporučuje interkontinentalno. On ima višu cenu, traženje zbog efikasnog korišćenja i najmanjeg zagađenja okoline.

Za razliku od fosilnih i nuklearnih goriva, obnovljivi izvori energije se ne prenose(osim u obliku električne energije ili biomase). Struja iz hidro izvora je značajan faktor nasvetskom tržištu električne energije. Sintetička goriva kao vodonik, etanol, tečni-naftnigas se proizvode iz fosilnih goriva (ili biomase). Ova goriva imaju niz prednosti u čistomi efikasnom sagorevanju ali su uvek skuplja od izvornih materija (po jedinici raspoloživeenergije). U narednih 100 godina zalihe fosilnih i nuklearnih goriva biće ozbiljnoumanjene, sakrivene na nepristupačnim mestima.

Jednino dugoročno rešenje se nalazi u nuklearnoj fuziji i obnovljivim izvorimaenergije. Nestajanje fosilnih goriva će neminovno učiniti obnovljive izvore energijeekonomski isplativim.

4

1.4 OKRUŽENJE

Dvadeseti vek, vek ubrzanog industrijskog razvoja ukazao je čovečanstvu naštetne posledice ljudskih aktivnosti na životnu sredinu. To se pre svega odnosi nazagađenje vazduha, vode i zemljišta, trajan gubitak različitih vrsta biljaka, životinja igljiva, promenu klimatskih uslova emisijom gasova staklene bašte. U prvo vreme pažnjaje usmeravana na smanjenje zagađenja vazduha u blizini termoelektrana (na ugalj),čeličana, rafinerija. Ova zagađenja su se direktno odražavala na zdravlje okolnogstanovništva. Nakon oporavka industrije posle Drugog svetskog rata, zabeležena su raznazagađenja vazduha, vodotokova, zemljišta, emisijom zagađivača u vazduh i vodu,odlaganjem čvrstih zagađivača na širokim površinama u blizini naseljenih mesta.Kako je nivo ekološke štete rastao, nacionalne vlade razvijenih zemlja su počele dazakonskim odredbama ograničavaju emisije zagađujućih materija iz industrijskihpostrojenja. Kao posledica ovih aktivnosti do kraja dvadesetog veka, nivoi zagađenjavazduha i vode su počeli da se smanjuju u ovim zemljama. To na žalost nije slučaj sazemljama u razvoju, gde se malo pažnje posvećuje zaštiti životne sredine u poređenju saprioritetom ubrzanog industrijskog razvoja. Ipak, kumulativni efekti dugogodišnjegzagađenja životne sredine su ostali (smanjenje pH vrednosti šumskog zemljišta, hemijskozagađenje poljoprivrednog zemljišta, krčenje šuma, povećanje koncentracije teškihmetala u zemljištu). Posebno mesto ima zagađenje okoline jonizujućim zračenjem odstrane nuklearnih elektrana.

U SAD na primer, su poznati slučajevi teškog zagađenja organskim otpadom ublizini industrija živinskog i svinjskog mesa. Nestajanje (prekomerna eksploatacija)tropskih šuma je direktno povezano za povećanje koncentracije ugljendioksida uatmosferi.

Krajnje promene zagađenjem životne sredine su globalne prirode. Emisijomgasova koji degradiraju ozonski omotač (freoni), stvorene su ozonske rupe na Zemljinimpolovima i značajno se pojačalo štetno ultraljubičasto zračenje na površini zemlje.Emisijom gasova staklene bašte, ugljendioksida, sumpordioksida, metana, povećava sesrednja temperatura zemljine površine, ubrzava se otopljavanje polarnih kapa, menja seraspored i brzina okeanskih struja koje su od posebnog značaja za klimu i živi svet.

1.4.1 Kontrola industrijskog zagađenja

Kako bi se rešio problem zagađenja životne sredine, ljudskim aktivnostima,razvijene zemlje su donele niz zakonskih odredbi koje ograničavaju emisiju polutanata uokolinu. Ove odredbe se stalno pooštravaju, odlučujuće utičući na pravac razvojapojedinih industrija, na primer industrije automobila. Na samim izvorištima zagađenjakontroliše se emisija zagađujućih materija, u gradivima se kontroliše koncentracijazagađivača u vazduhu (imisija). Razna istraživanja ukazuju na štetnost pojedinihemitujućih materija, koje nisu bile na crnim listama zagađivača. Opšta svest o zaštitiživotne sredine formira dogovore o emisiji štetnih gasova na svetskom nivou (Kjoto,Kopenhagen). Ovde postoji večiti sukob između bogatih i siromašnih zemalja u načinuvrednovanja i određivanju dozvoljenih emisija zagađivača. Interesi pojedinih zemalja suuvek za njih same veći prioriteti od opšteg svetskog boljitka. Tužna je činjenica da senajveći emiter CO2, SAD nikada nije obavezujuće saglasio sa svetskim ograničenjememisije ovog gasa staklene bašte (Kjoto protokol).