Visoka škola elektrotehnike i računarstva strukovnih studija
Seminarski rad iz Fizike
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
Filip Stančić NET-45/13
Profesor: dr Vladimir Pavlović
Septembar 2014.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
4
2. SOLARNA ENERGIJA
Solarna energija je energija sunčevog zračenja koju primećujemo u obliku svetla i toplote
kojom nas naša zvezda svakodnevno obasipa. Sunce je najveći izvor energije na Zemlji.
Sem neposrednog zračenja koje greje zemljinu površinu i stvara klimatske uslove u svim
pojasevima, ovo zračenje je odgovorno i za stalno obnavljanje energije vetra, morskih
struja, talasa, vodenih tokova i termalnih gradijenata u okeanima. Postupkom fotosinteze
se sunčeva energija pretvara u biljnu masu koja je na taj način pretvorena u celulozu ili
drugi oblik ugljenih hidrata. Energija koja potiče od posrednog ili neposrednog sunčevog
zračenja se smatra obnovljivim izvorom energije jer se njenim korišćenjem ne remeti
značajno ravnoteža toka materije i energije u prirodi.
Sva konvencionalna , fosilna goriva su takođe jedan oblik sunčevog zračenja. Međutim,
ova energija je akumulirana i u ndrugim procesima geoloških i hemijskih tranformacija
zarobljena pod površinom Zemlje u obliku nafte, gasa ili uglja.
Ova energija se može iskoristiti na razne načine i upotrbiti kao toplotna, električna,
hemijska ili mehanička energija.
Najjednostavniji način je sakupljanje toplotne energije pomoću solarnih kolektora koji
daju toplotu ili topao vazduh koji se može koristiti za grejanje tople vode za domaćinstvo,
bazene, radijatore ili podno grejanje. Još u vremenu antičkih Grka je pisac Ksenofont
opisao kako se pametnim građenjem može iskoristiti sunčeva energija za grejanje kuća
zimi. Danas se u zgradama energija Sunca koristi pasivnim i aktivnim zahvatom
koriščenjem arhitektonskih i građevinskih tehnika.
Slika 2.1.
Solarni kolektori za sakupljanje Sunčeve energije.
Napredni način je neposredna proizvodnja električne energije fotonaponskim ćelijama.
Ovaj način podrazumeva da se postavljanjem panela poluprovodničkih osobina i
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
5
izlaganjem sunčevom zračenju neposredno dobije električni napon odnosno električna
energija.
Fotonaponski sistemi služe za direktno pretvaranje sunčeve svetlosti u električnu energiju
kojom se osigurava rad određenog broja jednosmernih i/ili naizmeničnih
potrošača.Fotonaponske ćelije se sastoje od dva različita nabijena poluprovodnika između
kojih, kada su izloženi svetlu, stvara se elektricitet. Zatvorimo li strujni krug između
fotonaponske ćelije i nekog potrošača, struja će poteći i potrošač će biti snabdeven
elektičnom energijom. Fotonaponske ćelije zbog svojih električnih svojstava proizvode
jednosmernu struju. Komponente kao što su izmenjivači i baterije regulišu, akumuliraju i
isporučuju električnu energiju krajnjim potrošačima. Fotonaponski sistemi su rešenje za
mnoge korisnike koji moraju obezbediti dugoročni izvor električne energije na mestima
dislociranim od javne električne mreže.
Solarna energija u poslednje vreme stekla je veliku popularnost kao obnovljivi izvor
energije, koji sa sobom ne donosi zagađenje povezano sa fosilnim gorivima.
Slika 2.2
Polje fotonaponskih ćelija.
Slika 2.3.
Različiti oblici fotonaponskih ćelija.P
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
7
Do sada je postavljeno osam Stroberi Drveća u Srbiji: u Obrenovcu (prvi postavljen), u
Beogradu na Zvezdari ispred Ustanove Kulture Vuk Karadžić i Tašmajdanskom parku,
Novom Sadu, Kikindi, Vranju, Boru i Valjevu.
Stroberi Drvo je sistem koji se trajno postavlja na javnim prostorima kao što su parkovi,
trgovi, ulice i drugo. Dva solarna panela na vrhu sakupljaju Sunčevu energiju i pretvaraju
je i skaldište u akumulatorskim baterijama, tako da uređaj može da radi noću, kada pada
kiša ili sneg. Bez sunčeve svetlosti, uređaj može da puni baterije prenosivih uređaja i do
dve nedelje. Ova usluga za korisnike je potpuno besplatna. Stroberi drvo ima ugrađenu
klupu, nadstrešnicu i kablove za većinu tipova mobilnih uređaja tako da nije potrebno sa
sobom nositi dodtane kablove. Kompanija Stroberi enerdži je razvila i mali solarni punjač
prenosivih uređaja Stroberi Mini, koji je manji i prenosiv. Ovaj uređaj je malih dimenzija
i ima ugrađene točkiće pa se stoga može jednostavno transportovati i postaviti na bilo
koju lokaciju, a preko ugrađenog ekrana osetljivog na dodir se korisnici mogu edukovati
o obnovljivim izvorima energije kroz instaliranu eko aplikaciju.
Slika 2.5.
Solarni punjač u Obrenovcu.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
8
3. ENERGIJA VETRA
Energija vetra je energja, koja potiče od snage vetra. Predstavlja konvencionalan
obnovljiv izvor energije, kojji se vekovima koristi za dobijanje mehaničke, a u novije
vreme i električne energije. Međutim, proizvodnja energije iz energije vetra u većim
količinama počela je tek posle naftne krize 1973. godine.
Ljudi koriste energiju vetra barem 5500. Godina, neki od primera je da se čamac sa
jedrima koristi barem 5000. godina, i drugi primer je da su arhitekti koristili upravljan
vetar za prirodne ventilacije još u antičkom dobu. Korišćenje vetra kako bi se obezbedila
mehanička energija došlo je negde kasnije u antici.
U staroj Persiji, vetrenjače sa vertikalnom osovinom, napola zatvorene (tako da vetar
potiskuje samo jednu polovinu rotora) i ravnim jedrima počele su se koristiti bar od 200.
godine Nove ere.
Praktične vetrenjače slične konstrukcije su napravljene u Avganistanu u 7. veku. Sa
Bliskog istoka ideja se proširila do Evrope. Vetrenjače koje su se koristile za mlevenje
brašna ili pumpanje vode zabeležene su u 12. veku u Engleskoj i Holandiji. Do 19. veka
vetrenjače su rasprostranjene po čitavoj Evropi i donesene su i u Severnu Ameriku.
Krajem 19. veka energija vetra se počela koristiti i za proizvodnju električne energije (u
vidu vetroelektrana), ali uglavnom u malim postrojenjima do naftne krize 1973. godine.
Posle krize, dolazi u mnogim zemljama do užurbane aktivnosti za iskorišćenje energije
vetra za proizvodnju struje. Sa usponima i padovima, vezanim uglavnom za rast i pad
cena nafte, razvoj se naročito ubrzava posle 2000. godine sa neprekidnim rastom cena
nafte.
Energija vetra pruža velike mogućnosti za dalji razvoj. Pri kraju 2007. godine svetski
kapacitet elektrana na vetar je 94 GW, ali to je i dalje samo 1% od ukupne proizvodnje
električne energije.
Zemlje koje vode u proizvodnji su:
Danska, 19% od ukupne proizvodnje električne energije doloazi od vetra.
Španija i Portugal, 9%
Nemačka i Irska, 6%
Vremena se ipak menjaju. Proizvodnja električne energije iz vetra se povećala pet puta od
2000 do 2007. godine. Proizvodnja je za sada profitabilna i konkurentna po ceni
klasičnim izvorima (hidroenergija, termoenergija, nuklearna energija), ali samo u onim
krajevima gde su brzine vetra veće, kao na obali mora i slično. Međutim sa rastom cena
klasičnih energenata i sa padom cena turbina na vetar, očekuje se izmena ovog odnosa u
budućnosti.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
10
Prvu vetroelektranu napravio je Čars Braš 1888. godine u Klivlendu, i uz pomoć nje je
snabdevao svoju kuću električnom energijom. To je bila prva kuća u Klivlendu koja je
imal struju i za dvadeset godina, koliko je radila, turbina nije ni jednom zakazala i
ostavila kuću bez struje.
Slika 3.2.
Prva vetro turbina koju je 1888. godine konstruisao Čarls Braš.
Danas, s obzirom na svoju ekološku vrednost, vetroelektrane su sve više popularnije, i tri
države koje imaju najviše instaliranog kapaciteta su: SAD, Kina i Nemačka.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
11
Princip rada vetrenjača
Vetrenjače koriste propelere koji akumuliraju vetar. Ovi propeleri se korista za podizanje
i okretanje vetrenjače. Propeleri su vezani za osovinu koja je takođe povezana za
električni generator za proizvodnju električne energije. Električna energija se proizvodi
kada se osovina okreće pri okretanju propelera. Električna energija se šalje kroz žice i
sakuplja se. Položaj vetrenjače je od suštinskog značaja, pošto se time obezbeđuje pristup
najboljim rezervama vetra. Veličina takođe utiče na rad vetrenjače. Vetrenjča može da
proizvede određenu količinu električne energije u zavisnosti od veličine. Veće vetrenjače
su jače i mogu da proizvedu veću količinu energije. Manje mogu da napajaju strujom
samo manje domaćinstvo. Farme vetrenjača mogu da proizvedu značajne megavate
električne energije što je dovoljno za snabdevanje čitave jedne zajednice. Turbine koje
rade na vetar proizvode nultu emisiju i koriste samo obnovljiv izvor energije.
Proizvodnja električne energije zavisi od rada vetrenjača pogotovo kada ne postoji
dovoljna jačina vetra. Pošto vetrenjače koriste obnovljivu energiju, podstiče se njihov
dalji razvo. Međutim, tokom vremena tehnologija je povećala efikasnost turbina vetra.
Postale su isplative kako za potrošače, tako i za proizvođače.
Tipovi vetrenjača
Načini na koji se vetrenjača radi takođe zavisi i od tipa vetrenjače. Postoje različiti tipovi
vetrenjače. Oni se klasifikuju na osnovu prvaca okretanja propelera (elise). Najčešći
tipovi su vetrenjače sa vertikalnom i horizontalnom osovinom.
Vetrenjače sa vertikalnom osovinom
Jednostavne za izradu, velikog obrtnog momenta, izdržljive i većina je bez potrebe da se
okreće u vetar, ovo su bile prve vetrenjače u upotrebi u Persiji i Kini. Jedra su bila
prekrivena trskom ili platnom. U današnje vreme dolazi do rasta interesovanja za ovu
vrstu vetrenjača, pogotovo za manje ili amaterske instalacije.
U dizajne ove vrste spadaju:
Anemometar
-Jednostavna sprava za merenje brzine vetra, sa šupljim
polukuglama, za hvatanje vetra.
Savonius turbina
-Je naprava za pretvaranje energije vetra u mehaničku energiju
rotacije. Turbinu je 1922. godine patentirao Sigurd Savonijus. Spada u turbine sa
vertikalnom osovinom, radi nezavisno od smera vetra i sama se okreće iz
zaustavljene pozicije ako ima više od dva kraka. Koristi se svuda gde je
pouzdanost važnija od efikasnosti.
Darius turbina-
Je tip turbine sa bertikalnom osom, koristi se za proizvodnju
električne energije iz energije vetra. Turbina se sastoji od određenog broja
zakrivljenih Aerofil noževa koji se montiraju na vertikalne rotirajuće okvire. Ovu
turbinu je patentirao francuski vazduhoplovni inžinjer Jean Marie Georges
Darrieus.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
13
Vetrenjače sa horizontalnom osovinom
Horizontalne turbine su najpopularnije i predstavljaju tradicionalne vetrenjače koje su
slične avionoma sa propelerima. Ispočetka su građene u nepokretnom tornju, tamo gde je
vetar stalng smera, kasnije verzije u zapadnoj Evropi se grade sa pomičnim tornjem, koji
se ručno usmerava prema vetru. Krajem 18. veka se uvodi niz inovacija koje su
omogućile automatsko okretanje vetrenjače u vetar, uglavnom uz pomoć repa ili dodatne
male vetrenjače koja je okretala vrh tornja. Potpuno potisnute pojavom mašina,
elektromotora i motora sa unutrašnjim sagorevanjem, sve više se vraćaju u upotrebu u
izmenjenom obliku za proizvodnju električne energije kao vetroelektrane.
Slika 3.6.
Rana vrsta vetrenjače sa horizontalnom osovinom.
Rotor ne može da se okreće u vetar.
Slika 3.7.
Delovi vetrogeneratora sa horizontalnom osovinom.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
14
Proračun dobijene snage
Snaga koja je preneta na rotor vetrenjače je proporcionalna površini koju pokriva rotor,
gustini vazduha i kubu (trećem stepenu) brzine vetra.
Dakle teoretska korisna snaga je:
,
Gde je :
P = snaga u W,
α = factor iskorišćenja,
ρ = gustina vazduha u Kg/m
3
,
r = radijus turbine u m, i
υ = brzina vazduha u m/s.
Pošto vetrenjača uzima energiju od vazduha, brzina vazduha pada. Albert Bec, nemački
naučnik je ustanovio 1919. godine da vetrenjača može da iskoristi najviše 59% od
teoretske energije vetra.
Kao na primer:
Recimo da je 15 O C na nivou mora gde je gustina vazduha 1.225 Kg/m
3
. Vetar brzine 8
m/s (28.8 Km/h) kroz rotor dijametra 100 m će proneti 77000 Kg vazduha kroz prostor
krakova rotora turbine.
Ukupna snaga je 2.5 MW, ali samo 1.5 MW može da se iskoristi zbog Becovog zakona.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
16
Prema startegiji energetike u Republici Srbiji je tehnički potencijal hidroenergije u Srbiji
oko17000 GWh, od čega je iskorišćeno oko 1000 GWh. Od neiskorišćenih a tehnički
ostvarljivih 7000 GWh, u velikim hidroelektranama je potencijal 5200 GWh, a u malim
hidroelektranama 1800 GWh.
4.3. Razvojne mogućnosti
Hidroenergija pruža velike mogućnosti za dalji razvoj. Iako su veće reke uglavnom
iskorišćene, manje reke i potoci pružaju mogućnosti za dalju gradnju, pogotovo
hidroelektrana protočnog tipa ili sa malim branama.
Kad se govori o hidroenergiji onda se tu prvenstveni misli na energije vodotokova
(energije reka). Energija glečera i energija morskih struja su u ovome trenutku neispaltive
i tehnički zahtevne za koriščenje, te se ne koriste ili je njihovo korišćenje u
eksperimentalnoj fazi (energija morskih struja). Energija plime i oseke svoje postojanje
duguje gravitacionom dejstvu Meseca. Energija talasa je derviat energije vetra, te se
nekad navodi odvojeno od Hidroenergije. Energija talasa, energija plime i oseke, i
energija morskih struja se uopšteno svrstavaju u energiju mora.
4.4. Hidroelektrane
Hidroelektrana ili hidrocentrala je električno postrojenje za proizvodnju električne
energije sa pogonom na vodu. Tekuća voda obrće svojom kinetičkom energijom
hidrauličnu turbinu, koja je povezana sa električnom mašinom – generatorom električne
energije.
Ovaj vid elektrana se gradi na mestima gde postoji dovoljno tekuće vode u smislu
koljičine i visinske razlike. Snaga hidroelektrane je srazmerna količini vode i visinskoj
razlici. Zato se biraju vodotokovi sa velikim protokom vode (ravničarske reka sa malim
visinskim razlikama nisu povoljne) ili planinske reke sa manjim tokovim, ali sa velikim
visinskim padovima.Jedan kWh energije proizveden u hidroelektrani je značajno jeftiniji
od onog proizvedenog u termoelektrani i ima manji negativan uticaj na životnu sredinu.
Iz ovog razloga su hidroelektrane popularnije i poželjnije kao izvor energije za jednu
državu. Međutim količina proizvedene energije zavisi od količine dotoka vode i varira
tokom godine. Ovo se smatra najvećim nedostatkom ovih elektrana uz činjenicu da
akumulaciona jezera zauzimaju ogromna prostranstva najverovatniije plodnog zemljišta.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
17
Slika 4.1.
Hidroelektrana u preseku A-rezervoar, B-zgrada, C-turbina, D-generator, E-
ulaz vode, F- cev za vodu, G-visokonaponske linije, H- reka.
Vrste
Po količini vode i načinu konstrukcije se razlikuju sledeće vrste:
Akumulaciona hidroelektrana,
koja se pravi pregrađivanjem reke i zaustavljanjem
toka (brana), što vodi stvaranju velikog akumulacionog jezera uzvodno od brane
koje sadrže velike količine vode što predstavlja rezervoar energije, ali se može
koristiti i u druge svrhe (navodnjavanje, ribolov itd.). Kod ovakve vrste elektrane
obično postoje velike godišnje varijacije u količini dotoka vode. Akumulaciono
jezero poseduje potencijalnu energiju koja je rezultat visinske razlike gornje kote
jezera tačke montaže generatora, a koja se pretvara u kinetičku energiju vode koja
pokreće lopatice turbine. Voda se od brane vodi tunelima koji mogu biti
kilometrima dugi do mesta gde su sagrađena postrojenja elektrane sa turbinama i
generatorima. Za elektrane na rekama sa velikim padovima koriste se Peltonove
turbine, a u slučajevima kada je količina vode dovoljna koriste se Francisove
turbine.
Reverzibilna hidroelektrana
, je slična po konstrukciji akumulacionoj
hidroelektrani, ali ima velike pumpe koje u vreme manje potrošnje struje vraćaju
vodu u akumulaciono jezero, dok u vreme nestašice energije puštaju vodu iz
akumulacije i proizvode struju u situaciji kada je potrebnija i skuplja. Ovakve
elktrane služe uravnoteženju proizvodnje i potrošnje u električnoj mreži.
Protočna hidroelektrana
, ima malu visinsku razliku ispred i iza mesta zahvatanja
vode tako da ne koristi potencijalnu energiju koju poseduje vodeni tok. Stoga je
snaga ovakve elektrane zavisna od trenutne količine protoka vode. Kod ovih
elektrana se za pokretanje generatora koriste Kaplanove turbine koje su pogodne
za velike protoke vode i male padove.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
19
„Zvornik“, puštena u rad 1955. godine . Naša najveća hidroelektrana „Đerdap 1“ je
puštena u rad avgusta 1970. godine. Svi generatori su proradili punom snagom 16. maja
1972. godine. Poslednja značajnija hidroelektrana HE „Pirot“ na Visočkoj reci, je
puštena u rad 1990. godine. Od tada nije bilo značajnijih investicija u nove objekte
hidroenergetike.
Hidroelektrane u Srbiji: Đerdap 1, Đerdap 2, Zvornik; Bajina Bašta, RH Bajina Bašta,
Uvac, Kokin Brod, Bistrica, Potpeć, Ovčar Banja, Međuvršje, Pirot, Vrla 1, Vrla 2, Vrla ,
Vrla 4.
Od 1988. godine kada je puštena u rad hidroelektrana Đerdap 2, u Srbiji nije građena
nijedna nova elektrana značajnog kapaciteta.
Slika 4.2.
Hidroelektrana Bajina Bašta.
4.7. Hidroelektrana Đerdap
Hidroelektrana Đerdap je sistem od jedne branske i jedne protočne hidroelektrane,
„Đerdap 1“ i „Đerdap 2“ koje su izgrađene na Dunavu na izlasku iz Đerdapske klisure na
srpsko-rumunskoj granici, tako da pripada Srbiji i Rumuniji. U ukupnoj proizvodnji
električne energije u Srbiji elektrane Đerdap učestvuju sa oko 20%
Đerdap 1
Je sagrađen 1970. godine na 943 kilometru reke, 10 km uzvodno od Kladova. na Srpskoj
i Rumunskoj strani Dunava je napravljeni po 6 generatora od po 176.3 MW. Snaga
generatora na pragu sa srpske strane iznosi 1.058 MW. Instalisani su za protok od 4800
m
3
/s i puštani su u pogon od 1970 do 1972. godine. Prvo puštanje je bilo 5. avgusta
1970. godine
Akumulaciono jezero je zapremine 1380 miliona m
3
. Brana je simetrična, sa prelivnom
branom u sredini i prevodnicima na rumunskoj i srpskoj strani. Godišnje u proseku radi
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
20
oko 7500 časova i proizvede oko 6000 GWh. Turbine su Kaplanovog tipa i projektovane
za padove od 17.5, do 35.4 metara. Generatori su sovjetske proizvodnje LMZ Lenjingrad.
Slika 4.3.
Hidroelektrana Đerdap 1.
Đerdap 2
Je sagrađen 1984. godine na 863 kilometru reke, 80 km nizvodno od Đerdapa 1. Na
srpskoj strani generatora na pragu 270 MW ( 10 agregata po 27 MW i protok od 422
m
3
/s). Puštani su u pogon 1985, 1986, 1987, 1998 i 2001. godine.
Turbinr su Kaplanovog tipa i projektovane za padove od 2.5 do 11 metara. Zapremina
akumulacionog jezera je oko700 miliona m
3
. Prosečna godišnja proizvodnja je 1500
GWh električne energije.
Slika 4.4.
Hidroelektrana Đerdap 2.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
22
6. ENERGIJA BIOMASE
Biomasa je sva organska stvar nastala rastom bilja i životinja. Od svih obnovljivih izvora
energije, najveći se doprinos u bližoj budućnosti očekuje od biomase. Svake godine na
zemlji nastaje oko 2.000 milijardi tona suve biomase. Za hranu se od toga koristi oko
1.2%, za papir 1%, i za gorivo 1%. Ostatak, oko 96% trune ili povećava zalihe
obnovljivih izvora energije.
Slika 6.1.
Neiskorišćena biomasa.
Od biomase semogu proizvoditi obnovljivi izvori energije kao što su bioplin, biodizel,
biobenzin (etanol) a suva masa se može mleti u sitne komadiće pelete, kojji se mogu
spaljivati u automatizovanim pećima za proizvodnju toplote i električne energije.
U poljoprivredi ostaje velika količina neiskorišćene biomase. Razni ostaci u ratarskoj
proizvodnji kao što su: ostaci pri rezidbi voćki, vinove loze i maslina, slama,
kukuruzovina, stabljike suncokreta, i sl. relativno lako su iskoristiv oblik
energije.Proizvodnjom i korišćenjem biomase u energetske svrhe smanjuje se emisija
štetnih stvari i doprinosi se zaštiti tla i voda te se povećavaju bioraznolikosti. Biomasa je
vrlo prihvatljivo gorivo s gledišta uticaja na okolinu jer sadrži vrlo maloili čak uopšte ne
sadrže brojne štetne stvari-sumpor, teške metale i sl. koje se nalaze u fosilnim gorivima i
koje ugrožavaju naše živote i našu okolinu. Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna
goriva je njena obnovljivost.
Računa se da je opterećenje atmosfere sa CO2 pri korišćenju biomase kao goriva
zanemarljivo, budući da je količina emitovanog CO2 prilikom sagorevanja jednaka
količini apsorbovanog CO2 prilikom rasta biljke. U poslednje vreme se sve više postaje
očigledno da je današnji pristup energiji neodrživ. Od svih obnovljivih izvora energije,
najveći se doprinos u bližoj budućnosti očekuje od biomase. Biomasa kao i njeni produkti
– tekuća biogoriva i biogasa, nije samo potencijalno obnovljiva, nego i dovoljno slična
fosilnim gorivima da je moguća direktna zamena.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
23
Biomasa je obnovljivi izvor energije,a uopšteno se može podeliti na: drvnu, nedrvnu i
životinjski otpad, unutar čega se može razlikovati:
Drvna biomasa
Ostaci i otpad nastao pri sečenju, šmirglanju, rendisanju
Često je to otpad koji opterećuje poslovanje prerađivačke kompanije
Služi kao gorivo u sopstvenim kotlarnicama, sirovina za proizvode, brikete, pelete
Jeftinije je i kvalitetnije gorivo od šumske biomase.
Slika 6.2.
Briketi.
Slika 6.3.
Peleti.
Ostaci i otpaci iz poljoprivrede
Slama, kukuruzovina, oklasak, stabljike, koštice, ljuske,...
To je heterogena biomasa različitih svojstava
Ima nisku ogrevnu vrednost zbog visokog udela vlage i različitih primes(hlor)
Prerađuje se presovanjem, baliranjem, peletiranjem..
U Danskoj je instalirana elektrana na ostatke žitarice od 450 MW!
Zivotinjski otpad i ostaci
Anaerobna fermentacija (izmet-sve vrste zivotinja+zelena masa)
Spaljivanjem (prostirke, leševa-živinarske farme)
Biogas (60% metana, 35% CO2 smese vodonika, azota, amonijaka,
sumporvodonika, CO kiseonika i vodene pare).
Biomasa iz otpada
Zelena frakcija kućnog otpada
Biomasa iz parkova i bašti sa gradskih površina
Mulj iz kolektora otpadnih voda
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
25
7. ENERGIJA IZ OKOLINE
Pod pojmom energija iz okoline obuhvaćene su sve mogućnosti za dobijanje energija
(električne, toplotne, mehaničkog rada) iz neposredne fizičke okoline: zemljišta, vode i
vazduha. Toplota iz zemlje, bez obzira da li se radi o srazmerno plitkim vodama
podzemnim vodama ili o geotermalnim vodama iz dubina Zemlje, pri tome je uglavnom
posledica procesa u unutrašnjosti Zemlje, a tek manjim delom (uglavnom pri površini)
zračenje Sunčeve energije. Za razliku od toga, toplota iz vazduha i vode (kopnenih
vodotokova, jezera, mora i okeana) uzrokovana je isključivo Sunčevom energijom.
Sistemi za iskorišćenje energije iz okoline u principu se mogu podeliti u dve osnovne
grupe:
Sistemi koji direktno koriste tople medije (geotermalnu energiju) iz dubina
Zemlje.
Toplotne pumpe u kojim se toplota iz neposredne okoline (zemljišta, vode ili
vazduha) uz dodatnu energiju i prikladan medij dovodi na viši temperaturni nivo.
7.1. Toplotne pumpe
Princip rada toplotne pumpe je vrlo jednostavan. On se ogleda u korišćenju toplotne
energije našeg okruženja. Toplotna pumpa koristi energiju vazduha, zemlje i podzemnih
voda da bi vršila hlađenje ili grejanje objekta.
Ime „toplotne pumpe“ je izvedeno od reči toplota i pumpa koje u svom originalnom
značenju predstavljaju premeštanje toplotne energije sa jednog prostora na drugi.
U režimu hlađenja toplotna pumpa hladi vodu koja cirkuliše kroz cevi unutar objekta a
sakupljenu toplotnu energiju izbacuje u spoljašnji prostor.
Toplotna pumpa je uređaj koji, po definiciji apsorbuje toplotnu energiju sa jedne lokacije
(spoljni izvori energije) i premešta je na drugu lokaciju (objekat koji se greje ili hladi). Za
većinu kućnih i komercijalnih primena, dva najbitnija režima rada su hlađenje i grejanje.
Toplotna pumpa radi na približno istom principu kao i kućni rashladni aparati (npr.
frižider i klima). Razlika je samo u smeru u kome se vrši predavanje toplotne energije.
Zadatak uređaja je da automatski drži
temperaturu u odgovarajućem opsegu, u objektu
tokom godine, svejedno da li to bilo hlađenje (leti) ili grejanje (zimi). Principijalno, nema
razlike u procesu rada uređaja prilikom grejanja ili hlađenja objekta.
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
26
Koristi jedan od osnovnih zakona termodinamike da energija se nemože ni stvoriti ni
uništiti već samo da promeni svoj oblik i svoje mesto postojanja. Toplotne pumpe ne
proizvode energiju samostalno. Sama toplotna pumpa neće imati nikakvog dejstva
ukoliko nije priključena na izvor energije tipa zemlje, vode ili vazduha. Toplotna pumpa
će doprineti njenom najboljem i najjevtinijem iskorišćenju.
Naziv toplotne pumpe je relativno nova fraza za većinu ljudi u poslovima grejanja i
hlađenja i kao takva prvi put se uvodi na tržište osamdesetih godina prošlog veka. Ipak,
toplotna pumpa je samo drugi način za reći rashladni uređaj sa kojima se stalno srećemo
tipa kućnih frižidera, klima uređaja, rashladnih vitrina i mnogih drugih. Ovi uređaji mogu
punim pravom da se nazovu toplotnim pumpama jer rade na principu uzimanja toplote na
jednom mestu i premeštanja na drugo. Ipak, dobili su naziv rashladni uređaji po svojoj
primarnoj funkciji hlađenja. Primer nam je frižider koji hladi hranu tako što oslobađa
toplotu na svojoj zadnjoj strani (rešetke). Mnogi su primetili toplotnu energiju koja se tu
oslobađa i verovatno se pitali kako mogu da je iskoriste. U režimu grejanja one hlade
vodu ili vazduh u spoljašnjem prostoru i tako sakupljenu toplotnu energiju prenose u
unutrašnji prostor koji grejemo.
Uređaj koji koristi princip rada toplotnih pumpi je prvi put prikazan 1834. godine. Jacob
Perkins, američki inženjer, dizajnirao je uređaj koji proizvodi kocke leda i to je bila
preteča modernih isparivačkih sistema. 1926. godine General Eletric je napravio sistem
rada toplotne pumpe na osnovu kojih funkcionišu i današnji moderni uređaji. Svima je
poznato da naftni lobi još uvek drži svoje pozicije, pa je to još jedan razlog zašto ova
„zelena“ tehnologija nije doživela ekspanziju u nivou koji opravdano zaslužuje.
Grejanje i hlađenje korišćenjem toplotnih pumpi predstavljaju primarni pravac u svetu i
evropskoj uniji skokom cena energenata u poslednjih par godina. Naime, evropska unija
je napravila normative u kojima se kaže da svi objekti izgrađeni posle 2015-te godine
moraju da imaju energetski efikasan sistem grejanja i hlađenja koji se pored sličnih
mahom zasniva na geotermalnoj energiji (toplotnim pumpama).
Filip Stančić NET-45/13
“Obnovljivi izvori energije”
28
8. ZAKLJUČAK
Ovim seminarskim radom sam opisao način na koji se obnovljivi izvori energije
iskorišćavaju i pretvaraju u korisne oblike energije (mehaničku, toplotnu, hemijsku,
električnu). Obnovljivi izvori energije su izvori energije koji se pretvaraju u korisnu
energiju, a čiji se resursi konstantno ili ciklično obnavljaju. Za obnovljive izvore energije
nekada možemo čuti i da ih nazivaju trajnim izvorima energije.
Troškovi električne energije dobijene iz obnovljivih izvora su stalnom padu. Ali i postoje
prepreke razvoju obnovljivih izvora energije.
Na prime, solarna toplotna energija, na principu kolektora, zauzima velike površine
zemljišta. To utiče na prirodna staništa biljka i životinja koje tamo žive. Na životnu
sredinu takođe utiču zgrade , putevi , dalekovodi i transformatori koji se trebaju izgraditi.
Tečnost koja se najčešće koristi kod proizvodnje električne energije iz solarnih sistema
veoma je toksična i može doći do izlivanj. Proizvodnja ove opreme takođe utiče na
životnu sredinu. Dakle, iako obnovljivi izvori energije ne ispuštaju štetne gasove u
vazduh niti koriste dragoceno fosilno gorivo, oni ipak imaju određeni uticaj na životnu
sredinu.
Razvoj energije iz vetra takođe nailazi na prepreke, prvenstveno zbog korišćenja
zemljišta. Prosečna vetroelektrana zauzima 7 ha zemlje za proizvodnju 1 megavata
električne energije što je dovoljno za snabdevanje 750-1000 domaćinstava . Ipak farme i
pašnjaci mogu koristiti isto zemljište ispod vetroturbina .
Proizvodnja geotermalne energije iz Zemljine unutrašnjosti je uglavnom prostorno
ograničena. To znači da se moraju izgraditi postrojenja na mestima bogatima
geotermalnom energijom.
Kod hidroelektrana postoji zabrinutost u pogledu uticaja brana na životnu sredinu. Ljudi
se raseljavaju, a najbolje poljoprivredne površine i šume se poplavljuju.
Ipak sve ove prepreke nisu ništa u poređenju, koliko nam štete nanose upotreba fosilnih
goriva. Obnovljivi izvori energije bi u budućnosti trebali da predstavljaju glavni izvor
dobijanja korisne energije.
