Uvod u Obnovljive Energije

7/31/2019 Uvod u Obnovljive Energije

1/18


2/18

CENTAR ZA EKOLOGIJU I ENERGIJUM. i . Crnogorevia 8 tel/fax: ++387 (0)35 249-31175000 Tuzla [email protected] www.ekologija.ba

Ovaj dokument je pripreman od strane Centra za ekologiju i energiju u okviru projekta Odriva energija za odrivi razvoj.Projekat je finansirala Vlada Republike Slovenije. Sadraj izraava stav autora, ali ne i oficijelno reprezentativno miljenje

Uvod u obnovljive energijeVodi za profesore, uenike i ostale

Sejfudin Agi, dipl.ing.elektro.George Stiff, dipl.geol.

Tuzla, oktobar 2009.

d.o.o. Off-Set, Tuzla 500 primjeraka

Vlade Republike Slovenije.


3/18

Uvod u obnovljive energije2


4/18

Uvod u obnovljive energije 3Sva je energija u prirodi!

Globalno posmatrano moe se rei da je tehnolokirazvoja civilizacije doao do kraja jedne epohe, kadavie gosilna goriva, konvencionalni ili neobnovljivi izvorienergije ne mogu biti osnova za planiranje buduegrazvoja i kada se postavlja pitanje ta dalje?

Odgovor je prvo razviti metode tednje i efikasnogkoritenja postojeih energetskih resursa i drugouvoenju novih izvora energije i intenziviranje rada nausavravanju, koritenju i pronalaenju novih, kako ih jonazivamo. alternativnih, obnovljivih ili distribuiranihizvora energije.

Stoljeima su nai preci ivjeli u skladu sa prirodom.Nisu troili onoliko koliko mi danas, a preivljavali suhiljadama godina oslanjajui se na prirodne energetskeizvore koji jesu obnovljivi izvori. To su energetski izvorikoji su dio tokova prirodnih procesa.

Zalihe razliitih energetskih resursa nisu neograniene.Rezerve urana, uglja, nafte i plina nee trajati zauvijek,niti e se vratiti same od sebe, a obnovljivi energetskiresursi su nadohvat ruke.

Obnovljiva energija je dobivena iz prirodnih procesakoji se konstantno obnavljaju. U svojim razliitimoblicima, dobiva se direktno iz sunca ili iz toplinestvarane duboko u Zemlji. To jo ukljuuje elektrinustruju i toplinu dobivenu iz izvora poput sunevesvjetlosti, vjetra, oceana, hidroenergije, biomase igeotermalne energije te biogoriva i vodonikadobivenog iz obnovljivih izvora.

Svaki od ovih izvora ima jedinstvene karakteristike kojeutjeu na to kako i gdje su koriteni.

Svake godine u svijetu potroimo energije koliko bi sedobilo sagorijevanjem 10.000.000.000 t uglja (crna

loptica). Sve svjetske rijeke sadre koliinu energijejednaku onoj koju potroimo tokom jedne godine

(tamno plavi krug), okeani sadre duplo vie energije(tirkizno plavi krug), iz geotermalnih izvora se moedobiti 5 puta vea koliina energije od trenutnepotronje (narandasti krug), bioplin i bioenergija moguosigurati 20 puta vie energije u odnosu na trenutnupotronju (smei krug), vjetar 200 puta veu koliinu(svijetlo plavi krug) dok Sunce isija 2850 puta (utikrug) vie energije u odnosu na nae trenutne potrebe

Obnovljivi izvori energije ne zagauju okoli u tolikojmjeri kao neobnovljivi, ali nisu ni oni svi potpuno isti.

To se posebno odnosi na energiju dobivenu izbiomase koja kao i fosilna goriva prilikom sagorijevanjaisputa CO2.

Ako izuzmemo energiju vode glavni problemi kodobnovljivih izvora su cijena i mala koliina dobiveneenergije. Potencijali obnovljivih izvora energije su veliki,ali trenutna tehnoloka razvijenost ne doputa namoslanjanje samo na njih.


5/18

Uvod u obnovljive energijeTekua energija: hidroenergija

Rije hidroenergija moe se odnositi doslovno na svakioblik energije koji potie od vode, ali se u praksinajee odnosi samo na energiju koju dobivamo izrijenih tokova i rjeica. Ovo je moda najstarijienergetski izvor kojeg je ovjek koristio. Njena prvazabiljeena upotreba datira od prije 6.000 godina uGrkoj, a ogledala se u sistemima za navodnjavanje ivodenicama.

Hidropotencijale moemo koristiti na mnogo nainaukljuujui: velike hidroakumulacije i brane velikihdimenzija, male hidroelektrane koje proizvode do5.000 kW snage, sisteme bez brane koji koristekinetiku energiju rijeka ili okeana, snagu morskih struja

koji koriste kinetiku energiju morskih struja, energijuplime i oseke u vertikalnom i horizonatalnom smjeru,energiju pohranjenu u valovima, snagu gradijentaslanosti, ili energiju dobivenu iz razlike u slanostiizmeu morske i slatke vode...

Hidroenergija je jedna od najee koritenihobnovljivih energetskih izvora, a opskrbljuje energetskepotrebe u iznosu od oko 3%.

Brane ne moraju biti velike da bi izazvale znaajnu tetupo okoli i drutvo. Treba se sjetiti da gdje god postojibrana sa velikim vodenim rezervoarom iza sebe, da tuje nekada bilo zemljite koje je bilo dom nebrojenimivotnim zajednicama biljaka, ivotinja i ljudima...Neeljene posljedice prekomjerne eksploatacije sunestanak zajednica riba, poplave, smanjenem koliinevode u nizvodnim tokovima...

Male hidroelektrane su hidroenergetski sistemi manjihsnaga, uglavnom izgraeni na manjim vodotocima,

odnosno na manjim rijekama, potocima, raznimkanalima pa ak i vodoopskrbnim sistemima.

Malih hidroelektrana se dijele prema snazi na:mikrohidroelektrane (snage do 50 kW),minihidroelektrane (snage 50 - 500 kW) i malehidroelektrane (snage 500 - 5.000 kW).

Govorei o hidroenergiji kao obnovljivom izvoru uuem se smislu misli samo na male hidroelektrane. Malehidroelektrane, u sluaju da su izbor lokacije itehnolokog rjeenja primjereni, nema veih tetnihuticaja na ivotnu sredinu, ali i male hidroelektraneprave tetu vodotocima pogotovo ako se na jednomvodotoku nalazi vie hidroelektrana. Da bi se umanjilitetni uticaji, pri planiranju gradnje male hidroelektraneposebnu panju treba posvetiti adekvatnom izborulokacija malih hidroelektrana, protoku vode, riziku odpogrenog upravljanja vodenim resursima, nedostatkubiolokog minimuma koliine vode, uticaju na floru ifaunu...

Imajui u vidu negativne uticaje velikih i malih brana,posljednjih godina je inovirano mnogo projekata u vezisa proizvodnjom hidroenergije povoljne za okoli.

Jedna od njih je koritenje tekue voda za proizvodnjuenergiju. Na primjer, mikro-hidro turbine se ugrauju navodovodnim cijevima i koriste pritiska kojeg voda stvaraunutar cijevi pri njenom doticanju u domainstva zaproizvodnju energije.

Energetski potencijali malih hidroelektrana BiH iznosi3.520 GWh elektrine energije godinje to predstavlja12,64% ukupnog hidropotencijala BiH. Od toga jeiskoriteno svega 1,59 MW elektrine energije,odnosno 2,44%


6/18

Uvod u obnovljive energije 5Energija vodenih valova

Ova tehnologija ima komercijalno dobre izglede. Talasisu izuzetno uinkoviti u pogledu energije, jer vodenitalas prelazi velika rastojanja uz minimalni gubitakenergije. Velika Britanija je posebno aktivna u razvijanjutalasne tehnologije na obalama, a u dravama poputJapana se, jo od 1998. godine, radi sa funkcionalnimpriobalnim modelom po imenu Moni Kit kapacitetau iznosu od 120 kW.

Plime i oseke koje se redovno smjenjuju u toku dana,mogu se koristiti kao stalan i predvidljiv izvor energije.Trenutno su jedino Francuska, Rusija i Kanada izgradile

elektrane koje rade na principu plime i oseke (onefunkcioniraju slino tradicionalnim branama, ali susmjetene na uu umjesto na samoj rijeci).

Naalost i ove velike morske brane su potencijalnoekoloki tetne kao i velike rijene brane, naroito poopstanak ribe. Ali, slino hidroenergiji rijeka, ve serealiziraju projekti manjih razmjera uz minimiziranjenegativnog uticaja na okoli.

Pretvaranje toplotne energije okeana (Ocean thermalenergy conversion - OTEC) je metoda generiranjaelektrine energije koja iskoritava temperaturnu razlikukoja postoji izmeu plitkih i dubokih voda okeana.

Sunce kontinuirano grije povrine oceana koji pokrivajuoko 70% povrine Zemlje i time se stvara znatnatemperaturna razlika izmeu povrinskih voda i dubokihvoda, a ta temperaturna razlika potencijalno se moeiskoristiti za generiranje ogromnih koliina elektrineenergije, a da se tim postupkom ne zagauje okolinaniti se isputaju opasni stakleniki plinovi.

Sam princip generiranja elektrine energije je vrlojednostavan. Topla povrinska voda koristi se za grijanje

tekuine koja ima nisku temperaturu vrelita (npr.propan), stvorena para pokree turbine generatoraelektrine energije, a nakon toga se ta para hladihladnom vodom iz dubine oceana i time se pretvaranatrag u tekue stanje.

Ukupna koliina energije koja se moe dobitiiskoritavanjem ovog naina pretvorbe energije je jedando dva reda veliine vea od ostalih metodaiskoritavanja energije okeana, kao to je na primjeriskoritavanje energije valova ili iskoritavanje energijeplime i oseke.

Veliki problem kod iskoritavanja ovog oblika energije jeskupa oprema i mala ukupna efikasnost procesa.Efikasnost je zbog male temperaturne razlike 1-3%.


7/18

Uvod u obnovljive energije6Energija iz zraka: vjetar

Pored koritenja energije iz okeana moemo koristiti ienegiju akumuliranu u vjetrovima koji su posljedicastrujanja zraka uglavnom izazvani hlaenjem i grijanjemvelikih vodenih i kopnenih povrina.

Snaga vjetra je zapravo jedna od najstarijih poznatihenergetskih izvora koje je koristio ovjek. Egipani suprvi za koje je poznato da su koristili energiju vjetra zaplovidbu ak prije pet hiljada godina.

Francuzi su izgradili prve evropske vjetrenjae, alinajpoznatije su one koje koriste Holanani. Oni suenergiju vjetra koristili pri navodnjavanju, mljevenju ita idrenai morske vode.

Energija vjetra ima veliki potencijal kao i moderne

vjetrenjae (vjetrogeneratori, vjetroturbine) kojeproizvode struju. Vjetro energija poinje dominiratienergetskim tritem, sa porastom od 30% godinje, adevet od deset vjetro turbina se danas proizvodi uEvropi. Ako se postave jedna do druge, vjetrenjaemogu dovesti do maksimuma proizvodnju energije, napodrujima gdje vjetar dostie vee brzine.

Danske i Holandija su postavljaju nekoliko farmivjetrogeneratora u priobalnim podrujima umanjujuiovisnost o uvoznim energentima i borei se protivklimatskih promjena.

Na primjer, ivotni vijek vjetrenjae, visoke 67 m,kapaciteta 1,5 MW, u principu traje dvadesetak godina.U tom vremenskom periodu jedna vjetroturbina moe

da proizvede 76 miliona kWh, to je jednako utedioko 84.000 t lignita koji bi bio spaljen. Ako ovu koliinuuglja u vidu gomile postavila pored vjetrenjae bila biskoro iste visine (oko 50m), a ak i ireg promjera (oko80m). A ovo je samo jednu meu hiljadama turbinakoje ve rade ili e uskoro da prorade.

Novije vjetroturbine imaju raspon snage od 600 kW do5 MW premda su turbine sa izlaznom snagom od 1.5do 3 MW postale tipine za komercijalne svrhe. Izlaznasnaga turbine je funkcija kubne brzine vjetra, tako se spoveanjem brzine vjetra znaajno povea izlaznasnaga. Podruja gdje su vjetrovi snaniji i uestaliji,poput priobalja i mjesta velike nadmorske visine,preporuljiva su za izgradnju vjetroparkova.

Vjetrogenerator snage 1 MW sa faktorom kapaciteta od35% nee proizvoditi 8.760 MWh/godinje ve samo0,35x24x365=3.066 MWh. Uz pomo dostupnihpodataka za neke lokacije, faktor kapaciteta se moeizraunati na temelju godinje izlazne snage.

Globalno gledajui, smatra se da dugoroni tehnikipotencijal energije vjetra pet puta vei od konanesvjetske proizvodnje energije, tj. da je 40 puta vei odtrenutne potranje energije. Iskustva s priobalnimizvorima ukazuju na to da je tamo brzina vjetra ~90%vea od one na kopnu, pa bi tako priobalni izvori

mogli pridonijeti znatno vie energije. Taj broj bi setakoer mogao poveati s poveanjem nadmorskevisine vjetroturbina smjetenih na kopnu ili u zraku.

Snaga vjetra je obnovljiva i ne uzrokuje staklenikeplinove CO2 i metan.

Poput ostalih oblika obnovljive energije, ni snaga vjetranije savrena. Prvobitne turbine su pravile previe bukeili se smatralo da kvare estetski dojam krajolika. Bilo jeproblema sa tzv.udarima ptica, gdje su ptice ginuleudarajui u turbine ili od njene lopatice. Dok je tovalidan argument, strunjaci udare ptica o turbine

smatraju prilino rijetkim sluajem, a ostale visinskeprepreke (strujne ice, graevine, itd.) predstavljaju aki veu prijetnju naroito kada su smjetene na poznatimputanjama selidbe ovih ivotinja.Jo jedan problem jeometanje radijskih i televizijskih talasa lopaticamaturbina.

Potrebno je nai odgovarajue lokacije i sprovestidetaljne procjene o sveukupnom uticaju prije no to sejedna turbina vjetra ili farma vjetra izgradi. Praenjempropisa i uzimanjem u obzir uticaja na lokalnostanovnitvo i ekologiju, energija vjetra, narednih

godina, moe postati jedna od najvanijih industrija i uBiH.


8/18

Uvod u obnovljive energije 7iva energija: biomasa

Biomasa je moderni termin koji oznaava ono to jenajstariji energetski izvor kojeg je ovjek koristio.Biomasu ine brojni razliiti proizvodi biljnog iivotinjskog svijeta kao to su grane, granice, koradrveta i piljevina iz umarstva i drvne industrije, slama,kukuruzovina, stabljike suncokreta, ostaci pri obrezivanjvpa, vinove loze i maslina, kopice vinje i kore odjabuka iz poljoprivrede, ivotinjski izmet i ostaci izstoarstva, komunalni i industrijski otpad Biomasa je iobnovljivi izvor energije koji se moe direktnopretvarati u energiju izgaranjem te tako proizvestivodenu paru za grijanje u industriji i domainstvima tedobivanje elektrine energije u malimtermoelektranama.

Najstariji, ali jo uvijek i najei oblik upotrebe biomase

jeste spaljivanje drveta. Tehniki govorei, spaljivanjedrveta se smatra oblikom koritenja biomase, dakle,obnovljivom energijom. Ali, daleko je od toga da je tojedini ili najprofinjeniji nain.

Znatno veu energetsku gustou ima posebna vrstarepe ili kompresovani otpad iz drvne i poljoprivredneindustrije, eerna trska i neke vrste trave.

Upotreba biomase podrazumijeva i neke ivotinjskeproizvode. ivotinjski izmet se direktno moe spaliti, iliekati da fermentira i da se stvori tzv.bioplin. Svakogdana se stvara jednaka koliina energije od izmetastotine pilia, triju svinja ili jedne krave kao i od jednoglitra dizela!

Jedna od najjaih prednosti biomase je injenica to jeona u principu CO2-neutralna, jer se u procesu uzgojabiljke apsorbira CO

2

, a spaljivanjem se plin ponovooslobaa u karbonskom ciklusu da bi ponovo bio

apsorbiran u toku rasta slijedeih usjeva. spaljivanjembiomase se javlja zagaenje zraka u vidu sitnih estica,NOx-a i drugih plinova.

Biogorivo nastaje iz biomase, a moe biti u tekuemstanju i tada se naziva biodizelsko gorivo ili uplinovitom stanju i tada se naziva bioetanol.

Veoma je bitno znati da upotreba biomase ne ubrzavaproces klimatskih promjena. Biljke koriste CO2 tokomsvog rasta i pohranjuju ga u svoje organe, korijen,stabljike, grane i sl. Kada se biljke spale pohranjenakoliina CO2 se ispusti u atmosferu, a druge biljke usvom rastu koriste taj otputeni CO2. Upotrebombiomase, zatvara se krug ouvanja CO2.

BiH ima zavidne potencijale biomase emu ide u prilogi injenica da je oko 50% teritorije BiH je pokrivenoumama pri emu ne treba zanemariti i biomasu nastaluu poljoprivredi. Prema studiji koju je za Innotech HTGmbH, Berlin sproveo GTZ , neiskoriteni su potencijalirezidualnog drveta i drvnog otpada za 2003. godinuiznosli priblino oko 1 milion m3 to bi moglo osiguratitoplotnu energiju za 130.000 domainstava ili 300.000graana. U Bosni i Hercegovini je udio biomase uukupnom energetskom snabdijevanju 4,2%.


9/18


Metanske bakterije nastanjivale su Zemlju jo u dobakada atmosfera nije sadravala kisik prije otprilike 3,5milijarde godina. Ti organizmi ne mogu koristiti kisik, jerna njih ima toksino djelovanje.

Najznaajniji predstavnici metanskih bakterija sumethanobacterium formicicum, methanobacteriumbryantii, methanobrevibacter arboriphilus ...Metabolizam bakterija odgovoran je za raspadanje(truljenje, fermentacija) organskih tvari.

Openito, svi organski materijali podloni sufermentaciji. S tehnikog odnosno energetskoggledita, najvaniji organski materijali su: komunalneotpadne vode i kruti otpad (razgradnja prijeodlaganja), poljoprivredni otpad (ivotinjsko gnojivo,

biljni ostaci), industrijski organski otpad (hemijskaindustrija, prehrambena industrija), otpaci iz klaonica,kuhinjski otpad (restorani) i plantano uzgojeno raslinjenamijenjeno za iskoritavanje u energetske svrhe.

Bioplin se moe dobiti s odlagalita otpada. Kada seotpad razgrauje oslobaa se plin metan. U odlagalitese postave cijevi te se metan moe sakupljati. Zatim seplin spaljuje u termoelektrani kako bi se proizvelaelektrina energija. Slina stvar moe se napraviti utalama farmi. Na farmama gdje se uzgaja mnogo stokeproizvodi se gnojivo (stajnjak). Kad se gnojivorazgrauje ono takoer isputa plin metan slino kao iotpad. Taj se plin moe spaljivati na samoj farmi te takoproizvoditi energiju potrebnu za rad farme. Izgradnjaelektrane na biomasu kota oko 800-850 /kW.

Biogoriva su goriva koja se dobivaju preradombiomase. Ekoloki su daleko prihvatljivija od fosilnih, aliim je proizvodnja jo uvijek skuplja. Proizvode se uBrazilu, iz eerne trske, a u SAD-u, iz kukuruza. Glavnabiogoriva su bioetanol i biodizel.

Bioetanol predstavlja alternativu benzinu. U SAD-u seuglavnom dobiva iz kukuruza gdje etanolske smjeseine oko 9% ukupne godinje prodaje benzina.Pretpostavlja se kako su amerika vozila od 1979.godine do danas prela priblino 3 milijarde kilometarakoristei etanolske smjese. U Brazilu, koji je i vodeazemlja u svijetu u proizvodnji i primjeni etanola zavozila, bioetanol se dobiva iz eerne trske. Oko 15%brazilskih vozila se kree na isti etanol dok preostalakoriste dvadesetpostotnu smjesu s benzinom.Bioetanol se moe dobivati i od ostalih itarica kao to

su penica i jeam te od krumpira.

Biodizel (metilni ester repiinog ulja) je gorivo zamotorna vozila koje se dobiva od ulja uljane repice ilirecikliranog otpadnog jestivog ulja. Biorazgradiv je i nijeopasan za okoli. U nekim zemljama Evropske Unije,biodizel je u odreenom postotku ve zastupljen ugorivima, te takoer neka vozila ve mogu voziti na100%-tni biodizel. Dobiva se kroz proces esterifikacije,tako to biljno ulje reagira s metanolom i natrijevimhidroksidom kao katalizatorom, te nastaje ester masnihkiselina zajedno s ostalim nusproduktima: glicerolom,

gliceridskim talogom i sapunom.

Biodizel i bioplin se koriste i u gradskom prevozu.


10/18

Uvod u obnovljive energije 9Energija Zemlje: geotermalna energija

Rije geotermalna potie iz grkog jezika i sadri rijei:zemlja i toplota. Kao sloenica se odnosi na toplotukoja se nalazi unutar zemljine kore, iste one energijekoja potie procese koji se odvijaju duboko u zemljinojkori i omotau, kao i one koje su odgovorne zavulkanske erupcije.

Stoljeima je zemljina toplota koritena kao energetskiizvor, ali nije bila koritena na industrijskom nivou. Uposljednjem stoljeu ljudi su uvidjeli da, ako u zemljiima dovoljno energije koja moe topiti kamen i izazivativulkane, onda ima i dovoljnih koliina pare kojapokree turbine u elektranama.

Medij koji prenosi toplinu iz unutranjosti na povrinu jevoda ili para koja se pojavljuje u obliku gejzira i vruih

izvora.

Geotermalna elektrana je kao svaka druga elektrana,osim to se para ne proizvodi izgaranjem goriva ve sedobiva iz zemlje. Hladna voda upumpava se na vruegranitne stijene koje se nalaze blizu povrine, a vanizlazi vrua para na iznad 200 C i pod visokimpritiskom i ta para onda pokree generatore. Nakonturbine para odlazi u kondenzator, kondenzira se da bise tako dobijena voda injektirala nazad u geotermalniizvor.

Najvea prednost geotermalne energije je to to jeista i sigurna za okoli. Ne stvara emisije tetne zaokoli. Smanjuje se koritenje fosilnih goriva, to takoersmanjuje emisiju staklenikih plinova.

Zalihe geotermalne energije su praktino neiscrpne.Geotermalne elektrane zauzimaju mali prostor, grade sedirektno na izvoru energije i lako opskrbljuju okolnapodruja toplinskom i elektrinom energijom.

Geotermalna energija je pouzdana jer ne zavisi

meteorolokim utjecajima i elektrina energija iz

geotermalnih izvora moe se proizvoditi 24 sata nadan. Geotermalne elektrane imaju vrlo niske trokoveproizvodnje jer zahtijevaju samo energiju za pokretanjevodenih pumpi, a tu energiju proizvodi elektrana samaza sebe.

Najvei nedostatak je to to nema mnogo lokacija kojesu prikladne za iskoritavanje geotermalne energije.Problem kod koritenja je isputanje materijala i plinovaiz dubine zemlje koji mogu biti tetni kada izau napovrinu. Najopasniji je vodikov sulfid koji je vrlokorozivan i vrlo ga je teko pravilno odloiti. Statistikepokazuju da je poveana pojava potresa u regijamagdje se iskoritava geotermalna energija.

Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je

50.000 puta vie od sve energije koja se moe dobitiiz nafte i plina irom svijeta.

U prirodi se geotermalna energija najee pojavljuje uformi vulkana, izvora vrue vode i gejzira. Procjenjuje sekako toplinski tok iz unutranjosti do povrine Zemljeiznosi 42 TW. Pri tome 8 TW potjee iz Zemljine kore(2%), 32,3 TW iz plata (82%), a tek 1,7 TW iz jezgre(16%), ali samo se se mali dio te energije moeisplativo iskoritavati, svega do dubine 5.000 m.

Najvei geotermalni sistem koji slui za grijanje nalazi se

na Islandu (Reykjavik) u kojem gotovo sve zgradekoriste geotermalnu energiju. Voda iz geotermalnihrezervoara koristi se za grijanje staklenika za proizvodnjicvijea i povra.

Iskoritavanje geotermalne energije se kod nassprovodi u ljeilitima sa termalnim izvorima. Na naimprostorima postoji veliki broj termalnih izvora koji se nekoriste na racionalan nain, a preliminarna istraivanja supokazala da se rezerve tople vode na manjimdubinama nalaze u irem podruju sjeverne BiH.


11/18

Uvod u obnovljive energije10Energija dobivena od goriveelije

Gorive elije ili gorivi lanci su elektrohemijski pretvaraienergije koji iz hemijske energije goriva izravno, bezpokretnih dijelova i izgaranja, proizvode elektrinu (itoplinsku) energiju. Sam naziv 'gorive' pomalo zavarava,jer u njima nita ne gori.

Po svome naelu rada gorive elije su sline baterijima.Ali, za razliku od njih, zahtijevaju stalan dovod goriva ikiseonika (O2). Pri tome gorivo moe biti vodonik(H2),sintetski plin (smjesa H2 i CO2), prirodni plin ili metanol,a produkti njihove reakcije s kiseonikom su voda,elektrina struja i toplina, pri emu je cijeli proces,zapravo, suprotan procesu elektrolize vode.

Ovisno izvedbi, odnosno o primijenjenom elektrolitu,postoji vie vrsta gorivih elija. Alkalijske gorive elijekao elektrolit koriste kalijev hidroksid, sumpornu kiselinuili membranu na osnovi ionske zamjene i za svoj radzahtijevaju posve ist H2 i O2. Zbog toga se i koristesamo u svemiskom programu, ali nakon nezgode atlaChallenger NASA ozbiljno razmatra njihovu zamjenusuvremenijima gorivim elijama s polimernommembranom. Zbog vrlo povoljnog omjera postignutesnage i mase, one su vrlo zanimljve za primjenu uautomobilima i u stacionarnim energetskimpostrojenjima malih snaga (od 200 do 250 kW). Goriveelije s fosfornom kiselinom takoer su vekomercijalizirane i najee se koriste u kontejnerskimenergetskim postrojenjima u kojima kao gorivo sluiprirodni plin. Zbog visokih pogonskih temperatura

gorive elije s rastopljenim karbonatom i krutimoksidom nazivaju se visokotemperaturnim i jo su u fazirazvoja, iako je izvedeno nekoliko pokusnih postrojenja(snage i do 2 MW).

Danas se gorive elije uspjeno koriste u vozilima kaoosnovni izvor energije za pogon elektromotora, ustacionarnim postrojenjima za proizvodnju elektrineenergije, te u kotlovima za sisteme grijanja i pripremupotrone tople vode u kuama, stambenim iliposlovnim zgradama, manjim naseljima i manjimindustrijskim pogonima, to je veliki doprinos

smanjivanju oneienja okolia.

H2 najei je element u Svemiru i jedan od najeihna Zemlji. Ipak, na Zemlji se gotovo iskljuivo nalazi u

vezanom obliku, odnosno u raznim hemijskimspojevima. Najlaki je element u prirodi i ak je 14 putalaki od zraka. Na sobnoj je temperaturi (21C) i priatmosferskom tlaku, u plinovitom je stanju, bez boje,okusa i mirisa, zapaljiv, ali neotrovan.

Na zraku H2 gori blijedoplavim, gotovo nevidljivimplamenom temperature oko 2.045C (na istom kisikugotovo 2.800C), pri emu ne nastaje aa, a zraenjeplamena je oko 10 puta manje nego kod drugih gorivihplinova. Zbog toga je i smanjena opasnost odzagrijavanja neposredne okolice i moguih ozljeivanjaljudi. Njegovim izgaranjem nastaje samo vodena para,posve nekodljiva za okoli. Ipak, energija potrebna zazapaljenje na zraku je 12 puta manja nego kodbenzina, ali je brzina izgaranja 8 puta vea.

U hemijskom je smislu H2 redukcijsko sredstvo i spaja ses brojnim drugim elementima. Najea mu je uporabakao reaktivni sudionik reakcija, zatitni plin, vanasirovina u brojnim industrijama, za oplemenjivanje uhemijskoj, farmaceutskoj ili prehrambenoj industriji itd.

H2 je zasigurno gorivo budunosti. Naalost, postojijedan problem: H2 je plin koji se ne moe lako

upumpati u rezervoar.

U Berlinu je u novembru 2006. godine lansiran BMWHydrogen 7, prvi serijski automobil na vodonikovpogon u povijesti. Njegov motor kao gorivo moekoristiti uobiajeni benzin, ali i plin H2.

U BMW-u smatraju da je pogon na H2 rjeenje zapredstojea desetljea, tokom kojih e nafte biti svemanje, a zatim e se i sasvim iscrpiti.

H2 se moe dobiti iz mnotva izvora: solarno-termalnom metodom, iz biomase, zemnog plina, ali iposredno iz energije vjetra i vode. Ako zatreba, i izelektrine struje dobivene bilo kojom drugommetodom (u nuklearnim ili termo elektranama). Drugavelika prednost mu je ta to ne oneiuje - iz ispuhaBMW-a Hydrogen 7 izlazi vodena para.


12/18

Uvod u obnovljive energije 11Energija sa zvijezda: Solarna energija

Najpopularniji obnovljivi energetski izvor je solarnaenergija, imenovana po latinskoj rijei koja oznaavasunce sol. Oboavano od davnina i injenica da jejedno od primarnih pokretakih sila ivota uopte, nasunce se ponovo gleda kao na spasioca ovjeanstva,ovoga puta ne u religijskom kontekstu, nego u smisluspasavanja ovjeanstva od tetnih posljedica naokoli.

Iako ima mnogo mjesta na Zemlji na kojima nemafosilnih goriva ili urana, nema mjesta bez sunevesvjetlosti. Suneva svjetlost izaziva temperaturnepromjene koje pokreu vjetrove i okeanske struje, ivotbiljaka i ivotinja koje su neophodne za koritenjebiomase, a neophodna je i za odravanje vodenogciklusa rijeka i mora. Bez sunca naa planeta ne bi ni biladovoljno topla da odrava geotermalne izvore. ak ifosilna goriva su stara biomasa nastala i djelovanjemsvjetlosti.

Pod nazivom solarna energija smatra se energija kojusadri suneva svjetlost. Moemo je upotrijebljavati na

mnogo naina, ukljuujui: proizvodnju elektrineenergije upotrebom fotonaponskih solarnih elija,proizvodnju vodika upotrebom fotoelektrohemijskihelija, proizvodnju elektrine energije upotrebomkoncentrirane solarne energije, proizvodnju elektrineenergije zagrijavanjem uhvaenog zraka koji okreeturbine u solarnom tornju, zagrijavanje zgrada, direktnokroz konstrukciju pasivne solarne zgrade, zagrijavanjeprehrambenih proizvoda uz pomo solarnih penica,zagrijavanje vode ili zraka pomou solarno toplinskihpanela, zagrijavanje i hlaenje zraka kroz upotrebusolarnih kamina, proizvodnja elektrine energije u

geosinhronoj orbiti pomou solarnih satelita, solarneklimatizacijske jedinice...

Sunce je naa najblia zvijezda te, neposredno iliposredno, izvor gotovo sve raspoloive energije na

Zemlji. Suneva energija potie od nuklearnih reakcija unjegovom sreditu. Ova se energija u vidu svjetlosti itopline iri u svemir pa tako jedan njen mali dio dolazi ido Zemlje.

Sunevom energijom se koristimo oduvijek isvakodnevno, a da toga najee nismo ni svjesni (npr.suenje vea, zagrijavanje prostora i sl.). Danas sesuneva energija moe koristiti i na mnogo efikasnijenaine, meu njima su najpoznatiji:

Solarni kolektori - sistemi koji pretvaraju sunevuenergiju u toplotnu energiju vode (ili nekog drugogtekueg medija).

Fotonaponske elije - direktno pretvaraju sunevuenergiju u elektrinu energiju. Efikasnost ime je od 10%za jeftinije izvedbe s amorfnim silicijem, do 25% zaskuplje izvedbe.

Ulaganja u solarne sisteme su minimalna. Kako? Svaulaganja su na poetku primjene, pri ugradnji sistema, itu se sve zavrava. Koristimo ih maksimalno 20, 30, 50godina ili bolje reeno vjeito, bez rauna, bezplaanja, bez ekanja u redu. Isplati se...

Arhitekti koriste pasivni solarni princip kako bi proizvelinajvee koliine besplatnog osvjetljenja i grijanja uzpomo suneve svjetlosti.

ak su i stari Grci koristili princip da bijela boja reflektirasvjetlost, to bi znailo da se moe odravati hladnijatemperatura u kuama. Obratni uinak se na sliannain moe postii farbanjem zidova kua u crno, usvrhu maksimiziranja grijanja kue sunevom energijom.


13/18


Pasivne solarne kolektore dijelimo naniskotemperaturne, srednjetemperaturne ivisokotemperaturne kolektore.

Niskotemperaturni kolektori se izvode kao ravne ploe,a namjenjeni su za grijanje vode i klimatizaciju.

Ugao postavljanja solarnih grijai vode odreuje seprema geografskoj irini radi postizanja vee korisnosti.Niskotemperaturni kolektori se uglavnom ugrauju zagrijanje bazena i vode u domainstvima, a mogu sekoristit i za grijanje, hlaenje te ventilaciju prostora. Utakvim kolektorima najei mediji za prijenos topline suzrak ili voda.

Tehnologija grijanja vode je vrlo efikasna iako uinakzavisi od geografske lokacije kolektora. Kolektori

izvedeni kao ravne ploe i kolektori s vakuumskimcijevima imaju korisnost preko 60% za normalnognaina rada, a koriste se za grijanje vode na niimtemperaturama (25-70C).

Spremnici toplinske energije spremaju sunevu energijutokom dana i oslobaaju je za vrijeme hladnijihperioda. Najei materijali koji se koriste kao spremnicitoplinske energije su kamen, beton ili voda. Prilikomodabira veliine i poloaja spremnika uzima se u obzirklima, dnevna osunanost i zasjenjivanje. Kada je

pravilno ugraen, spremnik toplinske energije moepasivno zadravati ugodnu temperaturu, smanjujuipritom potronju energije.

Srednjetemperaturni kolektori su najee izoliranikolektori s pokrovom, a koriste se za zagrijavnje vodeza stambenu ili komercijalnu upotrebu.

Suneva energija moe se koristiti za kuhanje, suenje ipasterizaciju. Kolektori koji se koriste za pripremu hranesmanjuju potanju za gorivom, drvom i poboljavajukvalitetu zraka smanjujui koliinu dima koja bi se inaeoslobodila. Koncentrirajui solarni kolektori koriste

reflektore za usmjeravanje suneva zra

enja na posuduza kuhanje. Kao reflektori najee se koriste ravne

ploe, diskovi i parabolini kanali. Ovakve izvedbemogu postii temperaturu i do 350C.

Viskotemperaturni kolektori koncentriraju sunevozraenje koristei ogledala ili lee te se uglavnomkoriste za proizvodnju elektrine energije.

Solarni kolektori izvedeni kao ravne ploe su najeekoriteni nekoncentrirajui kolektori tamo gdjezadovoljavajua temperatura medija ne prelazi 95C.

No tolika temperatura medija nije dovoljna za efikasnuproizvodnju elektrine energije. U solarnim termalnimelektranama sunevo zraenje se leama i ogledalimakoncentrira radi postizanja vee temperature. Takvatehnika naziva se suneva (solarna) koncentriranaenergija.


14/18

Uvod u obnovljive energije 13

Kljuni dio sistema solarnog kolektora jeste panel. Onradi na principu minijaturnog staklenika smjetenog nakrovu kue. Na povrini panela postavljen jetransparentni prekriva koji spreava izlazak sunevesvjetlosti, dok apsorbirajua ploa i izolacija slue kaoapsorberi solarne energije, slino kao to to inizemljina povrina pri zagrijavanju.

Koritenjem pravih materijala mogue je minimiziratigubitke refleksije, sa bone ili donjih strana panela.Rezultat je maksimalna koliina energije dobivena iapsorbirana u sistemu, koja se predaje tenosti unutar

sistema cijevi.

Na sunanom, ljetnom danu, tenost u cijevima doseetemperature 60-80C ili vie, dok se na sunanomzimskom danu postiu temperature 50-65C. To znaida solarni kolektori rade jednako dobro i tokom zime.Najvanija je prisutnost suneve svjetlosti.

Solarni sitem zatvorene petlje, je dobio naziv jertenost koja prenosi toplotu (npr. antifriz za centralno

grijanje) nije u direktnom dodiru sa vodom koju

zagrijavamo u bojleru. Sistem otvorene petlje, sa drugestrane, mijea vodu koja se grije u panelu sa vodomkoja se koristi iz bojlera. Najvei problem sa sistemimaotvorene petlje je to brzo dolazi do kalcifikacije usistemu cijevi a pri niskim temperaturama moe doi ido pucanja cijevi.

Po svojoj prirodi, sistem zatvorene petlje ne koristisvjeu/novu vodu, jer zadrava istu tenost cijelovrijeme, minimizirajui taloenje kamenca. Da bi sesuzbilo smrzavanje koristi se kao tenost antifriz - etilenglikol ili propilen glikol. Obje solucije su otporne naniske temperature, ali se trebaju provjeravati i mijenjatisvakih 3-10 godina.

Sistemi zatvorene petlje funkcioniraju na principuneprekidne cijevi pri emu zagrijana tenost krui izkolektora u bojler i tako ukrug. Unutar bojlera imamo

izmjenjiva

toplote koji zagrijava voda za upotrebu.

Najjeftiniji solarni kolektor radi bez pumpi ili drugihpokretnih dijelova zahvaljujui tzv. termosifonskomefektu. Prenos toplote i zagrijavanje tenosti nastajeuslijed prirodnih temperaturnih razlika. U sistemuvodimo hladnu vodu koja puni sistem cijevi irezervoar do vrha. Sunce zagrijava vodu unutar cijevismjetenih u kolektoru, a kako se toplota poveava,topla voda se prirodno penje do vrha, gdje izlazi izpanela i penje se do rezervoara sa vodom. Topla vodakoja je napustila panel se zamjenjuje hladnom vodomiz rezervoara. Cjelokupni proces stvara prilino brzvodeni tok u iznosu od oko 60 l/sat.


15/18


Neki od najee implementiranih modela solarnihelektrana koriste, radi maksimalnog uinka, ogledala zaskupljanje svjetlosti.

Najkompaktnija od njih funkcioniu u vidu solarnihantena, gdje se suneva svjetlost reflektira do take kojaje u stanju da direktno proizvede struju. itav sistemizgraen je tako da prati poloaj sunca.

Elektrane sa sredinjim solarnim tornjem koriste mnotvoravnih, pominih ogledala za fokusiranje sunevih zrakana kolektor tornja. Prednost ovakve izvedbe je viatemperatura pri kolektoru, za razliku od parabolinekanalne izvedbe. Naime, toplinska energija se na viim

temperaturama moe efikasnije pretvoriti u elektrinuenergiju ili spremiti za kasniju upotrebu. Nedostatakovakve izvedbe je injenica da svako ogledalo moraimati vlastiti dvoosovinski sistem pomicanja, to oteavanjegovo odravanje, dok kod paraboline kanalneizvedbe jednoosovinski sistem upravlja velikomskupinom ogledala.

Velika polja rotirajuih ogledala usmjeravaju sunevusvjetlost na centralni strujni toranj, gdje zagrijanetenosti koje se unutra nalaze doseu temperature do1500C.

Elektrane s parabolinim kanalnim reflektorimasastavljene su od mnotva paralelno postavljenihogledala koji reflektiraju direktno sunevo zraenje nakolektore koji se nalazi iznad njih. Ogledala suparabolina u jednom i ravna u drugom smjeru. Kako

promjena poloaja sunca paralelna s kolektorom neskree fokus s kolektora, potrebno je mijenjati poloajkolektora samo radi okomitih promjena poloaja sunca.

Ravna ogledala fokusiraju svjetlo na vrh tornja. Bijalapovrina ispod kolektora slui za podeavanje poloajaogledala.

Trea vrsta modela, sistem korita, koristi polje rotirajuihparabolinih ogledala, da bi sabrala sunevu svjetlostsa prolaza izlijevanja tenosti na centralizovanu lokacijuu svrhu proizvodnje struje ili centalnog grijanja.

Ova izvedba koristi veliko parabolino reflektirajueogledalo u obliku tanjira. Ono fokusira sunevozraenje u toki iznad reflektora, gdje se na kolektoruStirling motorom ili parnim strojem pretvara umehaniku energiju pa potom generatorom uelektrinu. Prednost izvedbe s koncentrirajuim tanjiromje mogunost postizanja vrlo visokih temperatura.


16/18


17/18

Uvod u obnovljive energije16Najvei problem za modernu fotonaponsku industrijujeste cijena. Proizvodnja fotonaponske ploe je skupa.Iako je silicij jedan od najzastupljenijih elemenata naZemlji, dobivanje njegovih najiih oblika zahtijevanovac i specijalnu tehnologiju.

Teoretski potencijal suneve energije u BiH (koja imaprosjeno oko 2.000 sunanih sati godinje) iznosi oko74,65 TWh to je 1.250 puta vea koliina energije odukupno potrebne primarne energije FBiH u 2000.godini. Moe se rei da BiH predstavlja jednu odpovoljnijih lokacija u Evropi kada je radijacija Suneveenergije u pitanju. Prema dostupnim podacima Suncegodinje preda, na 1m2 horizontalne plohe, na sjeveruBiH oko 1.240 kWh energije, a na jugu zemlje oko1.600 kWh energije.

Prednosti fotonaponskih tehnologija su da su torelativno iste tehnologije. Tokom rada ne optereuje,u prevelikoj mjeri, okoli i ne proizvodi staklenikeplinove. Trokovi odravanja su jako mali.

Fotonaponska solarna elektrana Serpa u Portugalu

snage 11 MW

Solarna energija je esto skuplja nego struja dobivenaod drugih izvora.

Solarna energija nije dostupna nou te pri loimvremenskim uvijetima, stoga moramo koristiti spremnike.

Solarne elije proizvode istosmjernu struju koji mora bitpretvoren u izmjenini a to podrazumijeva gubitakenergije od 4 do 12%.

Solarna energija ima jako malu gustou tj. daje maloenergije po jedinici povrine.

akljuak

21. vijek jeste vijek borbe za energiju i hranu. Broj ljudina Zemlji stalno raste, dosada poznati, fosilni izvorienergije se iscrpljuju, a obradive zemlje za dobivanjehrane je sve manje. Energija je kljuni faktor koji treba daodri ravnoteu i omogui ljudima opstanak na Zemlji.Zadovoljavanje potreba za energijom na dosadanjinain skupo je stajalo mnoge generacije ljudi i daljipravci u potrazi za potrebnom energijom su vedrugaiji od dosadanjih. Da bi se to ublailo, razvijajusu nove tehnologije za koritenje obnovljivih izvoraenergije.

U ovom vodiu smo se dotakli samo jednog segmentanovih tehnologija za proizvodnju energije iz obnovljivihizvora elei popuniti nedostatak literature iz oveoblasti za polaznike razliitih seminara i kolskihprograma.

Smjer u kojem elimo djelovati je sistematiziranje novihznanja koje nameu nove energetske tehnologije iinformiranje i podizanje svijesti graana o ovoj temi.Teme koje treba obraditi su utede i energetskaefikasnost, potronja energije u zgradarstvu, toplinskazatita zgrada, udobnost i komfor stanovanja, pripremai potronja toplinske energije, sistemi za grijanje i

hlaenje.... ekoloki aspekti proizvodnje, transporta ipotronje energije, mogunosti i potencijali obnovljivihizvora energije...

Nabrojali smo samo neke teme koje bi se veoma brzomogle implementirati u redovne kolske planove iprograme svih zanimanja i struka.

Pravilno i pravovremeno informiranje kroz obrazovnisistem je pravi put u formiranju kritine mase ekolokisvjesnih pojedinaca koji e uestvovati u kreiranjuhumane, iste i odrive ljudske zajednice.


18/18

Documents

Uvod u Obnovljive Energije