Lista pitanja za ispit iz predmeta
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
1. Formulisati pojam obnovljivih izvora energije i obrazložiti ulogu i značaj u
energetskim delatnostima?
Obnovljivi izvori energije Renewable energy aources predstavljaju energetske resurse koji se
koriste za proizvodnju finalne energije, a čije se rezerve konstantno ili ciklično obnavljaju. Sam
naziv obnovljiv potiče od činjenice da se energija troši u iznosu koji ne premašuje brzinu kojom se
stvara u prirodi. Obnovljivi izvori energije se nalaze u prirodi i obnavljaju se u celosti ili delimično
(Sunce, biomasa, voda, vetar, geotermalni izvori). Sve zemlje sveta nastoje da povećaju učešće
obnovljivih izvora energije u svom energetskom bilansu, jer su procenjene rezerve neobnovljivih
izvora energije (fosilnih goriva) ograničene i nedovoljne da zadovolje rastuće potrebe za
energijom.
Teoretski potencijal obnovljivih izvora energije je veoma velik, ali tehnološki nivo značajno
ograničava iskorišćenje tog potencijala. Razvojem tehnologija će rasti učešće obnovljivih izvora
energije u ukupnoj potrošnji energije.
2.
Izvršiti klasifikaciju obnovljivih izvora energije i finalnih oblika energije koji se
dobijaju iz njih?
Tri osnovna primarna izvora obnovljivih izvora energije su:
1.
Termonuklearne reakcije na Suncu (sunčeva energija, energija biološkog porekla, energija
vetra itd.)
2.
Raspadanje izotopa u dubini Zemlje (geotermalna energija i sl.)
3.
Gravitaciono delovanje planeta (energija morskih mena i sl.)
Od sunčeve energije potiče većina drugih izvora na primer, energija fosilnih goriva, vodenih
tokova, vetra itd. Toplotna energija koja zračenjem dolazi na Zemlju sa Sunca je najveći izvor
energije. Potencijal energije iz dubine Zemlje je znatno manji od dozračene energije Sunca, dok je
najmanji potencijal delovanja planete.
Obnovljivi izvori energije mogu da se podele u nekoliko osnovnih grupa. Jedna podela je na:
Solarnu (sunčevu) energiju
Energija vetra
Energija vodenih tokova
Energija vodonika
Energija biomase
Energija iz okoline.
Iz ovih primarnih izvora energije se dobija električna, toplotna i hemijska energija.
3. Obrazložiti ekonomske i socijalne razloge povećanog interesa za primenu
obnovljivih izvora energije?
Porast prodaje obnovljivih izvora energije nije uzrokovan samo povećanom svešću o potrebi
očuvanje životne sredine, nego i smanjenju troškova za energiju koje ove tehnologije obomućuju.
S vremenom su ovi izvori postali konkurentni konvencionalnim odnosno fosilnim gorivima. Cena
1
konvencionalnih goriva su u stalnom porastu, bez obzira na povremene padove, i to je jedan od
motiva za korišćenje obnovljivih izvora energije. Pojedine zemlje svojom politikom podešavaju
cene fosilnih goriva tako da podstaknu primenu obnovljivih izvora energije. Smanjivanjem
postojećih rezervi fosilnih goriva njihova cena raste. OIE povećavaju energetsku održivost
sistema, poboljšava se sigurnost u dostavi energije, i smanjuje zavisnost pojedinih zemalja uvoza
energetskih sirovina (fosilnih goriva) i elekrtične energije.
U socijalnom smislu obnovljivi izvori energije zahtevaju više zaposlenih po jedinici proizvedene
energije u odnosu na konvencionalne energetske tehnologije. Konvencionalne energetske
tehnologije zahtevaju velike investicije i stalna ulaganja na pronalaženju novih izvora. Razvija se
svest kod ljudi o zaštiti čovekove okoline i smanjenju emisije CO2 u atmosferu, što je politike
Evropske unije.
4. Obrazložiti pojam „Čiste energetske tehnologije“ i komentarisati ekonomske i
socijalne razloge povećanog interesa za njima. Navesti primere i komentarisati
ulogu i značaj?
Čiste energetske tehnologije čine
energetski efikasne tehnologije i tehnologije obnobljivih
izvora
. Obe tehnologije smanjuju korišćenje energije iz konvencionalnih izvora odnosno iz
fosilnih goriva. Mere energetske efikasnosti se odnose na metode i sredstva za smanjenje
potrošnje energije unapređenjem korišćenja uređaja, poboljšanjem servisa i održavanjem,
zamenom sistema upravljanja itd. Čiste energetske tehnologije koje spadaju u kategoriju
energetski efikasnih obavezno uključuju i
kombinovanu proizvodnju toplotne i električne
energije, efikasan sistem osvetljenja, ventilacioni sistem, frekventne regulatore za pogon pumpi
i ventilatora, popravku izolacije, visoko efikasne omotače zgrade i prozora i druge komercijalne i
tehnologije koje se razvijaju
.
Tehnologije obnovljivih izvora energije transformišu obnobljive energetske resurse u korisnu
toplotnu, rashladnu, električnu ili mehaničku energiju. Obnovljivi izvori energije su oni čija
upotreba ne utiče na buduću raspoloživost. Neki obnovljivi izvori prestaju da budu obnovljivi ako
se zloupotrebljavaju. Na primer sagorevanje drva kao obnovljivog izvora, prestaje da to bude ako
to vodi ka krčenju šuma. Tipično je da u svakom energetskom sistemu postoje različite
neefikasnosti koje je moguće otkloniti sa minimalnim ulaganjima, dok isti efekat smanjenja
energetske potrošnje primenom obnovljivih izvora energije često zahteva veće investicije.
Pristupom prvo povećanja energetske efikasnosti, pa zatim primena obnovljivih izvora energije
smanjuje investiciju za primenu tehnologija obnovljivih izvora energije, jer su i energetske
potrebe manje.
Primer električnog grejanja kuće koja se nalazi u hladnoj klimatskoj zoni, ukoliko treba smanjiti
potrošnju električne energije, prvo treba razmotriti stanje omotača zgrade, debljinu izolacije,
zaptivanje zgrade i toplotne mostove. Nakon postizanja standarda u gubicima toplote, treba
preći na analizu korišćenog sistema grejanja i razmotriti mogućnost korišćenja obnovljivih izvora
energije kao što je solarna.
Ekonomski razlozi korišćenja „čistih tehnologija“
Smanjenje troškova za energiju koje ove tehnologije omogućavaju
Porast cene konvencionalnih goriva (fosilnih)
Rezerve fosilnih goriva se smanjuju, cene fosilnih goriva će rasti, a razvijaće se tehnologije
korišćenje „čistih tehnologija“
2
dobija se para koja se preko parnih turbina pretvara u električnu energiju
- Gasifikacija
: Biogas koji se koristi u gasnim motorima pa se pretvara u električnu energiju
Biogas – Metanol - Gorive ćelija pa se pretvara u električnu energiju
Proizvodnja metanola gorivo
- Piroliza
: Biogas
Bioulje – dodatak dizelgorivu
Ćumur
Biohemijska konverzija:
- Anaerobna fermentacija
: proizvodi se biogas, koji se koristi za gasni motor pa se pretvara
u električnu energiju ili se koristi kao gorivo
- Aerobna fermentacija
: postupak destilacije za proizvodnju Etanola (alkohola)
Ekstrakcija:
Esterifikacija uljane repice za proizvodnju biodizela.
Direktno sagorevanje biomase nema nikakav štatan uticaj na životnu sredinu. Postrojenja za
direktno sagorevanje mogu biti od značaja za lokal. Koriste ih mala i srednja industrijska
postrojenja za predaju pare industriji. Proizvodi se kombinovano toplotna i električna energija
(kogeneracija).
7. Izvršiti klasififkaciju načina korišćenja biomase u energetske svrhe. (navesti
nosioce energije i uređaje u kojima se događa konverzija pojedinost oblika
energije)?
Termohemijska konverzija
Direktno sagorevanje, koristi se kao gorivo za dobijanje toplote (peć) toplotna energija
Direktno sagorevanje, koristi se za dobijanje pare (parni kotlovi) toplotna energija
Direktno sagorevanje, koristi se za dobijanje pare (parna turbina) električna energija
Gasifikacija
je termohemijski proces pretvaranja čvrstog u gasovito gorivo. Proizvodi su: CO
(ugljen monoksid), H2o (voda),CO2 (ugljendioksik) i Cn Hn(negasifikovani produkti pirolize)
Prednosti gasifikacije biomase su: upotreba biomase i proizvodnja gasa, koji može da se primeni
u različite svrhe. Važan podatak kada se govori o gasifikaciji biomase je maseni odnos, odnosno
velika količina volatila (isparljiva materija goriva nastala termičkim razlaganjem suve mase goriva
u sredini bez kiseonika, produkt termičkog razlaganja mogu biti čvrsti (koks) tečni (razne vrste
smola i vlaga) i gasoviti (mešavina ugljen-dioksida, ugljen-monoksida, vodonika, metana, etana) i
katran. Gasifikacijom se može pod povoljnim uslovima da proizvede i sintetički gas koji
predstavlja mešavinu ugljen-monoksidai vodonika, od kojeg se može napraviti gotovo svaki
ugljovodonik, sintetički benzin ili čak čisti vodonik. Sintetički gas može da sagoreva direktno u
SUS motorima.
Faze procesa gasifikacije su
:
Sušenje
- proces izdvajanja vode iz biomase toplotom dobijenom
sagorevanjem. Temp. Vazduha oko 100 – 150° C;
Piroliza
- degradacija supstance pri visokim
temperaturama (200 – 600° C) termičko razlaganje osnovne suve mase na volatile i koks (katran);
Oksidacija
proces potpune oksidacije, oksidira i deo produkta pirolize. Oksidacijski medij može
biti vazduh, para ili oba. Počinje na 600 - 1200° C;
Redukcija
- smanjuje se količina (stepena) koksa
koji je nastao postupkom pirolize. Proces bez kiseonika na oko 900° C.
Gasifikacija, dobijanje biogasa za gasni motor- električna energija
Gasifikacija, dobijanje biogasa- metanola- gorive ćelije – električna energija
4
Gasifikacija, dobijanje biogasa – metanol – gorivo (sirovina)
Piroliza
(postupak produkcije gorivog gasa i koksa termičkom destrukcijom goriva bez
oksidanata), gasifikacija se izvodi na sličan način, ali u prisustvo oksidanata. Piroliza je sastavni
deo gasifikacije, kao što je i sastavni deo sagorevanja svih čvrstih goriva uopšte.
Piroliza (biogas, bioulje, ćumur)- električna energija, gorivo
Biohemijska konverzija
Anaerobna fermentacija (biogas)- električna energija, Bio gorivo
Aerobna fermentacija (destilacija) etanol- gorivo
Ekstrakcija
– esterifikacija – biodizel.
Smatra se da direktno sagorevanje biomase nema nikakav štetni uticaj na životnu sredinu.
Postrojenja za direktno sagorevanje mogu biti od značaja za lokal. Koriste ih mala i srednja
industrijska postrojenja uglavnom za proizvodnju pare u industrijske svrhe. Proizvode
kombinovano toplotnu i električnu energiju.
8. Proizvodnja toplotne energije (pare i tople vode) iz biomase (opisati energetski
izvor, energetsku transformaciju, prednosti i nedostatke korišćenja izvora i
tipične primene)?
Postrojenja za proizvodnju toplotne energije (pare i tople vode) iz biomase su :
Sistem za pripremu i doziranje goriva i
Nisko ili srednje pritisni parni kotao (obično plamenodimocevni).
Primenjena tehnologija ložišta može biti sa puzećom rešetkom, sa kosom stepenastom rešetkom,
ložište za sagorevanje u prostoru, suspenziono sagorevanje, kada se biomasa melje i uduvava u
ložišta u kombinaciji sa nekim fosilnim gorivom. Sagorevanje je moguće ostvariti kada je vlažnost
biomase do 65%, osnovni tipovi biomase su drvo, šumski otpad, slama, prpa, šapurika,
kukurozna stabljika, industrijski otpad.
Tipične primene ovakvih postrojenja su u malim ili srednjim industrijskim parnim postrojenjima,
inicijativa za izgradnju ovakvih postrojenja obično dolaze od lokalnih investitora iz industrije ili
javnih komunalnih preduzeća sa namerom prodaje pare industriji. Pored toplotne energije
proizvodi se i električna energija.
Prednosti: - Zanemarljiva emesija ugljen-dioksida
- Povoljno utiče na smanjenje emisije sumpor-dioksida prilikom sagorevanja
- Pepeo kao produkt sagorevanja se može iskoristiti kao đubrivo u poljoprivredi
Nedostaci: - Slaba energetska moć
- Potrebna velika površina za skladištenje biomase, i samog postrojenja za
sagorevanje
- Skup transport biomase.
9. Opisati potencijal biomase i korišćenja gradskog otpada u Vojvodini?
Od ukupne raspoložive količine sporednih proizvoda ratarstva u energetske svrhe može se
koristiti 1/3, dok se 2/3 koristi u stočarstvu ili se zaoravaju. Koristi se u proizvodnje kartona, a deo
ostaje na njivama. Procenjeno je da od trećina samo se može realno koristiti 50% u energetske
svrhe.
5
goriva. To je postupak termičke dekompozicije, pri kojoj se materijal zagreva spoljašnjim izvorom
toplote bez prisustva vazduha, a kao rezultat se dobija mešavina čvrstog, tečnog i gasovitog
goriva. Jedan deo dobijenog goriva se koristi kao izvor toplotne energije u pirolizi. Piroliza je
proces koji imaju za cilj da prikupe isparljive materijale i kondenzuju ih u cilju proizvodnje tečnog
goriva ili bioulja. Tokom pirolize organske čestice se transformišu u gasove, male količine
tečnosti i čvrste ostatke koje sadrže ugljenih i pepeo . gasovi koji se ispuštaju, koriste se u
sekundarnoj jedinici za termičku oksidaciju. Elektrostatički taložnici upotrebljavaju se za
ukljanjanje čvrstih čestica. Proizvod pirolize čvrstog goriva je bioulje, koje sadrži kiseline i
kontaminate koji moraju da se otklone. Dobijeno ulje može da se kloristi kao zamena za ulje za
grejanje ili proizvodnju električne energije ili da se rafiniše radi proizvodnje različitih goriva.
Proces podrazumeva zagrevanje biomase sa pažljivo kontrolisanim dovodom vazduha. Biomasa
ne sme da gori, a u cilj je da se dobije tečan proizvod, što zahteva minimizaciju gasifikacije.
Proizvedeno bioulje sadrži oko 50% sirovog ulja, a ostatak su kiseline i ostali sastojci koji moraju
da se odstrane.
Uređaji za sprovođenje pirolize su: rotaciona peć, peć sa rotirajućom osnovom i peć sa
fluidizovanim slojem.
Sinteza tečnih goriva
– gasifikacija se obavlja uz prisustvo kiseonika pre nego uz prisustvo
vazduha, zato što se proizvodi gas koji sadrži vodonik, ugljen-dioksid i ugljen-monoksid.
Odstranjivanje ugljen-dioksida i nečistoća kao što je katran metan i tragovi sumpora ostavljaju
visoko aktivnu smešu vodonika i ugljen-monoksida koji se zove sintetički gas (singas), od kojeg se
može sintetizovati svako gorivo. Prva faza sinteze je redukcija da bi se prilagodila proporcija
vodonika i ugljen-monoksida u odnosu koji zahteva željeni porizvod. Rezultat zavisi od željenog
sastava sintetičkog gasa i samog postrojenja. Mešavina tečnih i gasovitih ugljovodonika. Gasovi
se mogu reciklirati ili koristiti za grejanje, a tečnosti rafinisati da bi se dobilo gorivo za vozila.
11. Biogas: sastava, toplotna moć, procesi dobijanja, primena?
Biogas nastaje procesom anaerobnog truljanja biomase
i najčešće se sastoji od oko 60% metana,
35% ugljen-dioksida i 5% smeše vodonika, azota, amonijaka, sumporvodonika, ugljenmonoksida,
kiseonika i vodene pare. Ovakva gase se koristi za dobijanje toplotne energije ili električne
energije. Toplotna moć bio gasa je direktno proporcionalna količini metana. Anaerobno truljenje
biomase podrazumeva bakterijsku razgradnju i odvija se u tri faze:
- Faza hidrolize-enzimi razbijaju velike molekule da bi prošli kroz membranu bakterije
- Kisela faza-belančevine, masti i ugljovodonici cepaju bakterije u kiselom rastvoru na
organske kiseline
- Faza metana-proizvodi se metan fermentacijom kiselina i alkohola a delimično i iz ugljen-
dioksida i vodonika.
Osnovni parametar anaerobnog truljenja je temperatura na kojoj se odvija proces i može biti:
Psihofilni proces temp. 10-20°C, vreme razgradnje 90 dana, za zemlje toplog klimatskog područja
Mezofilni proces temp. 20 - 40°C, vreme razgradnje 30 dana, umerena potrošnja toplotne
energije, najviše rasporstranjen
Termofilni proces temp. 50-60°C, vreme razgradnje 10 dana, velika potrošnja toplotne energ.
7
