0
Seminarski rad
Obnovljivi izvori energije I
mogućnost njene primene
Alternativni izvori energije
Profesor: Student:
Dr. Anica Milošević Katarina Todorović
Jelena Bjelić
VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA
STRUKOVNIH STUDIJA NIŠ
1
Sadržaj:
Uvod ……………………………………………………………….. 2
Oblici energije ……………………………………………………... 3
Primarni izvori energije ……………………………………………. 5
Neobnovljivi izvori energije ……………………………………….. 5
Obnovljivi izvori energije ………………………………………….. 7
Energija Sunca …………………………………………………...… 8
Energija vetra ………………………………………………………. 13
Energija vode ( hidroenergija) …………………………………...… 16
Geotermalna energija ………………………………………………. 22
Bioenergija ………………………………………………………..... 25
Zaključak ………………………………………………………....… 31
Literatura …………………………………………………………… 32
3
Oblici energije
Energija se može pojaviti u nekoliko oblika:
Potencijalna energija
Potencijalna energija se definiše kao rad koji se obavi protiv sile promenom pozicije
posmatranog objekta u odnosu na neku referentnu poziciju. Ime „potencijalna energija“ dolazi iz
pretpostavke da se takva energija može lako pretvoriti u koristan rad. Ovo nije sasvim tačno za
sve sisteme, ali pomaže kod shvaćanja potencijalne energije. Dve najočitije vrste potencijalne
energije su gravitacijska potencijalna energija i elastična potencijalna energija. Gravitacijska
potencijalna energija je energija povezana s gravitacijskom silom i deluje između bilo koja dva
objekta koji imaju masu. Proporcionalna je masi objekata, a obrnuto proporcionalna udaljenosti
između objekata. Elastična potencijalna energija je potencijalna energija elastičnog objekta poput
opruge, katapulta i sličnog. Nastaje kao posledica sila koje pokušavaju objekt vratiti u početni
položaj, a to su najčešće elektromagnetske sile u atomima i molekulama koje tvore objekt.
Primer iskorištavanja gravitacijske potencijalne energije su velike hidroelektrane kod kojih se
potencijalna
energija vode
pretvara u kinetičku energiju kojom se tada pokreće turbina
generatora električne energije.
Kinetička energija
Kinetička energija ili energija kretanja je energija potrebna da se neki objekt ubrza na neku
brzinu, odnosno energija objekta kod određene brzine u odnosu na neki referentni objekt. Prema
klasičnoj mehanici kinetička energija proporcionalna je masi objekta i kvadratu brzine kretanja
objekta. Kod brzina uporedivih s brzinom svetlosti kinetička energija se više ne može računati
formulama koje vrede u normalnoj klasičnoj mehanici, nego se mora upotrebiti teorija
relativnosti. Energija objekta koji se kreće brzinom poredivom s brzinom svetlosti računa se
Lorentz-ovim transformacijama prema kojima objekt koji bi se kretao brzinom svetlosti mora
imati beskonačnu energiju, pa je samim tim i nemoguće ubrzati objekt na brzinu svetlosti. Primer
iskorištavanja kinetičke energije su recimo pretvaranje energije vetra u električnu energiju u
vetrenjačama.
Toplotna energija
Toplotna energija je energija nasumičnog gibanja mikroskopskih čestica koje tvore objekt, tj.
energetski udeo sistema koji se povećava s temperaturom. Toplotna energija prelazi sa jednog
objekta na drugi zbog razlike u temperaturi. Toplotna se prenosi na tri osnovna načina:
kondukcijom, konvekcijom i zračenjem. Kondukcija toplote je spontani prelaz toplotne energije
iz toplijeg dela u hladniji deo u svrhu izjednačavanja temperaturnih razlika. Konvekcija je
strujanje kapljevina ili plinova kod kojeg topliji fluid struji prema hladnijem i predaje toplinu
okolini. Toplije telo zrači jačim elektromagnetnim zračenjem jer što je neko telo toplije atomi
koji čine to telo imaju sve veću energiju i titranje električnih naboja je intenzivnije. Tim
zračenjem se toplina može prenositi s jednog tela na drugo.
4
Toplotna energija se može direktno koristiti za grejanje ili posredno za dobijanje ostalih oblika
energije. Tako se toplotna energija spremljena unutar Zemlje –
geotermalna energija
- može
koristiti za generiranje električne energije.
Električna energija
Električna energija je oblik potencijalne energije u polju Kulonove sile u kojem se čestice istog
naboja međusobno odbijaju, a čestice suprotnih naboja se međusobno privlače. Električna
energija nedvojbeno je trenutno najvažniji oblik energije koji koristi čovečanstvo jer se relativno
jednostavno transportiše i što je najvažnije – jednostavno se može pretvoriti u ostale korisne
oblike energije poput kinetičke i toplotne energije. Električna energija se trenutno najvećim
delom proizvodi iz fosilnih goriva i to uglavnom iz ugljena. Budući da fosilna goriva imaju
negativne posledice na okolinu i nisu neiscrpna, sve se više koriste alternativne metode
proizvodnje električne energije poput iskorištavanja energije Sunca, energije vode, geotermalne
energije, energije vetra i drugih.
Hemijska energija
Hemijska energija može se definisati kao rad koji obave električne sile prilikom preslagavanja
električnih naboja – protona i elektrona – u hemijskim procesima. Ako se hemijska energija
sistema smanji u hemijskoj reakciji to znači da je razlika emitovana u okolinu u obliku svetlosti
ili toplote, a ako se hemijska energija poveća to znači da je sistem iz okoline uzeo određenu
količinu energije i to najčešće u obliku svetlosti ili toplote. Vatra je jedan oblik prelaska
hemijske energije u toplotu i svetlost, a može nastati samo ako su zadovoljena tri osnovna uslova
za lančanu reakciju: prisutnost dovoljne količine kiseonika, prisutnost gorivog materijala i
prisutnost dovoljne količine topline. Primer iskorištavanja hemijske energije su fosilna goriva
koja izgaranjem oslobađaju toplinu koja se onda direktno preko pritiska pretvara u kinetičku
energiju ili se koristi za grejanje neke tečnosti u svrhu isparavanja te tečnosti i dobijanja
kinetičke energije. Elektrana na ugljalj primer je pretvaranja hemijske energije u električnu
energiju.
Nuklearna energija
Nuklearna energija je energija koja se dobija postupcima nuklearne fuzije i nuklearne fisije.
Nuklearna fuzija je spajanje dva ili više laka atoma u jedan teži uz oslobađanje određene količine
energije u obliku raznih zračenja. Nuklearna fisija je takođe oslobađanje određene količine
energije u obliku raznih zračenja, ali dobija se cepanjem teških atoma na dva ili više manja
atoma. Kod oba postupka uvek je masa pre reakcije veća od mase nakon reakcije, a razlika u
masama pretvorena je u energiju po Einstein-ovoj formuli E=mc
2
. Energija Sunca posledica je
neprestane nuklearne fuzije koja se odvija u jezgru zvezde i u obliku zračenja dolazi do površine
i onda zrači u svemir. Istraživanja mogućeg iskorištavanja nuklearne fuzije na zemlji su još u
početnoj fazi u obliku međunarodnog ITER projekta, ali za sad nema naznaka da bi se nuklearna
fuzija mogla u skorijoj budućnosti koristiti na zemlji. Ali je zato nuklearna fisija dovoljno
jednostavan proces koji se široko iskorištava u nuklearnim reaktorima za proizvodnju električne
energije.
6
Nafta i gas
Sirova nafta i prirodni (zemni) gas su smeše različith ugljovodonika čiji se molekuli najčešće
sastoje od ugljenika , vodonika, a ponekad od azota, kiseonika i sumpora . U nalazištima mogu
biti u tečnom, gasovitom pa i u čvrstom stanju što zavisi od temperatura i pritiska. Nastali su od
belančevina, ugljenih hidrata i masti kao ostataka niskorazvijenih biljnih i životinjskih planktona
i bakterija koje su živele u vodi ili moru. Ti organski ostaci mogu se u posebnim geohemijskim
procesima pretvarati u sirovu naftu i prirodni gas. Taj proces se odvija u mirnoj vodi sa malim
količinama kiseonika. Takve prilike danas postoje npr. u Crnom moru na dubini od oko 150m
gde u istaloženom mulju ima i do 30% organskih sastojaka. Taj je mulj polazna osnova za sirovu
naftu i prirodni gas. Zbog manjka kiseonika, organske materije se raspadaju i delovanjem
bakterija, masti se pretvaraju u lakše ugljovodonike, polaznu osnovu za stvaranje ugljovodonika
koji čine sirovu naftu.
Nalazišta
Nalazišta sirove nafte i prirodnog gasa nisu poput uglja u slojevima, već su to samo slojevi više
ili manje impregnirani sirovom naftom ili prirodnim gasom. Da bi se eksploatisala nafta ili gas
nije dovoljno bušenjem doći do smese slane vode nafte i gasa (uz naftu i gas redovno dolazi
slana voda), već pre toga treba odvojiti naftu i gas od slane vode. Odnos gasa i nafte u pojedinom
nalazištu u prvom redu zavisi od pritiska pod kojim se oni nalaze. Nema mnogo nalazišta sirove
nafte bez prirodnog gasa. U onima koja su najsiromašnija gasom ima po nekoliko Nm3 gasa po
toni nafte, a neka nalazišta daju i stotinak Nm3 (Venecuela, Irak).
Prirodni gas je smeša gasova gde najveću ulogu imaju ugljovodonici. Osim gasovitog metana
dolazi etan propan , butan , kao i teži ugljovodonici, koji su pri atmosferskom pritisku u tečnom
stanju, dok je za propan i butan potreban nešto veći pritisak. Samo je metan u gasovitom stanju i
pri velikim pritiscima. Prirodni gas delimo na suvi i vlažni. Vlažni prirodni gas je onaj sa više od
60g po Nm
3
kondenzovanih ugljovodonika. Prirodni gas nastaje zajedno sa naftom na već
opisani način ili se pojavljuje kao metan za vreme stvaranja uglja. Uz ugljovodonike u
prirodnom gasu mogu se pojaviti i drugi gasovi, kao azot i ugljen dioksid, helijum i sumpor
dioksid, koji smanjuju toplotnu moć prirodnog gasa.
