• Profesor studenti :• Dr.sc. Mirsad Đonlagić Mustafić Nihad I-38/04

Mustafić Admir I-24/06

Energija mora i okeana

Uvod :

• Činjenica je da svaki izvor energije,svaka enegretska tehnologija i sam njen tok od proizvođača do potrosača, na neki način zagađuju okolinu.

• Obzirom da se život savremenog čovjeka ne može zamisliti bez energetike, preostaje nam da na neki način ublažimo posljedice koje naš razvoj zadaje životnoj sredini.

• Ovo je osnovni razlog zbog kojeg se počinje, iako polako, razvijati svijest o drugim, alternativnim načinima dobijanja energije.

• Dakle, suprotno dosadašnjem stanju da se najveći dio energije dobiva spaljivanjem fosilnih goriva, što zbog navedenog ekološkog problema, što zbog bojazni da bi moglo doći do iscrpljenja zaliha, cilj je okrenuti se obnovljivim izvorima energije.

• Takvi su: energija mora, geotermalna energija, energija vjetra, biomasa(drvo i životinjski otpad), energija vjetra te sunčeva energija.

Energija iz mora i okeana

• Preko 70% površine Zemlje prekriveno je vodom• Mora i okeani sadrže velike količine toplotne

energije tj ima ulogu solarnog toplotnog kolektora• Tu jos spada i energija plime i osjeke, morskih

valova i strujanja. • Procjenjuje se da okeani dnevno “popiju” količinu

energije ekvivalentnu 250 milijardi barela nafte• Manje od 1% te energije moglo bi zadovoljiti

svjetske energetske potrebe

Energija iz mora i okeana

• Tehnologije za korištenje energije mora i okeana:– 1° tehnologije zasnovane na mehaničkoj energiji:

• Energija strujanja i valova• Energija plime i oseke

– 2° tehnologije zasnovane na toplotnoj energiji:• Konverzija toplotne energije okeana(OTEC-Ocean Thermal Energy

Conversion)

– 3° ostale tehnologije• Proizvodnja metana

Morske struje• Okeanske struje su snažne struje s ogromnim

količinama vode, a posljedica su vjetra na morskoj površini i razlike temperatura,i imaju važan uticaj na klimu.

• Poznate su: – Ekvatorijalne (idu prema istoku u sjevernoj hemisferi)– Suptropske (idu prema istoku i stvaraju kompletan sistem

istočnih struja. Najpoznatije struje su Golfska u Sjevernom Atlantiku i Kurošiva u sjevernom Pacifiku)

– Subarktičke (koje također idu prema istoku s većim ili manjim razlikama)

Golfska i Kurošiva struja

Površinska temperatura vode u zapadnom Atlantiku. Sjeverna Amerika se čini crna i tamnoplava (hladno), a Golfska struja crveno (toplo). Izvor: NASA

Golfska struja s odvojcima

Promjenjivost gibanja velikih morskih struja, kao što je Golfska i Kurošiva znatno je manja nego što je promjenjivost količine vode u tokovima rijeka na kopnu

Morske struje

• Količina protoka za Golfsku struju iznosi oko 80*106 m3/s ,a za Kurošiva struju 55*106 m3/s, što je znatno veća količina vode nego što je protok svih rijeka na Zemlji zajedno

• Najveći nedostatak je promjenljivost toka struje • Kompjutorski programi pomogli su konstruktorima

izmijeniti oblik listova propelera kako bi bolje iskoristili sporo kretanje morskih struja.

• Sporije okretanje takvih propelera smanjuje i mogućnost povreda i usmrćivanja riba, delfina ili kitova čije je to obitavalište.

• Iako je cijela struktura teška 250 tona, laka je za manipuliranje koristeći ugrađene zračne tankove za balansiranje.

• Ta tehnologija omogućuje jednostavan transport površinom mora, nakon ćega se jednostavno potapanjem tankova polaže na morsko dno stabilizirana vlastitom težinom.

• Prototipovi su dostigli snagu od 1200 kW, što potvrđuje očekivanja da će s prosječnim morskim gibanjima moći trajno ostvarivati potrebnih 150 kW i time napajati stotinjak prosječnih domaćinstava.

• Prvi koraci događaju se u bogatijim i industrijaliziranijim zemljama koje su ranije postale svjesne svog utjecaja na okoliš.

Energija valova

• Valovi su jedna od najsnažnijih i najdestruktivnijih okeanskih sila

• Nastaju zbog djelovanja vjetra na površinu vode• Analitičari vjeruju da valovi okeana posjeduju dovoljno

energije za proizvodnju do 2 TW električne energije• Kako se valovi razlikuju po visini, duljini i brzini, to i energija

valova zavisi od ovih veličina• Svaki val nosi:– potencijalnu energiju uzrokovanu deformacijom

površine i– Kinetičku, koja je posljedica kretanja vode

Energija valova

Energija vala naglo opada sa dubinom vala

Prva elektrana pokretana energijom valova, nazvana Okeanós, gradi se u Portugalu, u blizini mjesta Póvoa de Varzim. U prvoj fazi, čija je izgradnja planirana u 2006. godini, elektranu će činiti 3 proizvodne jedinice ukupne instalirane snage 2,25 MW. U 2008. godini planirano je proširenje na 28 proizvodnih jedinica ukupne snage 24 MW. Zanimljivo je da bi 10 posto energije proizvedene u ovoj elektrani trebalo biti na raspolaganju mjesnim vlastima.

Energija valova

Najperspektivnija područja za korištenje ove energije su:

• Škotska, Kanada, južna Afrika, Australija i sjeverne obale SAD-a

Velika Britanija i Japan mnogo rade na pronalaženju tehničko-ekonomskih rješenja za korištenje energije morskih valova

U Japanu se još od 1998.godine radi sa funkcionalnim priobalnim modelom po imenu “Moćni kit”, kapaciteta u iznosu od 120 kW

Energija plime i oseke• Plima i oseka posljedice su Sunčevog i Mjesečevog djelovanja na morsku

vodu, stoga amplitude plime i oseke zavise od međusobnog položaja Zemlje, Sunca i Mjeseca

• Na obalama Atlanskog okeana vremenski razmak između dvije plime je 12 sati i 15 minuta, na Tahitiju 12 sati, a na obalama Indokine pojavljuje se samo jedna plima u 24 sata

• Amplitude plime iznose između nekoliko centimetara do nekoliko metara na nekim mjestima i do 14m.

• Razlikuju se:– Vrlo visoka plima(krivulja a koja se pojavljuje za vrijeme proljetnog i

jesenskog ekvinocija)– Visoka plima(krivulja b koja se pojavljuje dva puta u toku 29,5 dana)– Niska plima(krivulja c koja se također pojavljuje u dva puta u toku 29,5

dana)

Energija plime i oseke• Procjenjuje se da ukupna energija plime i oseke iznosi 23000

TWh godišnje• Za praktično korištenje na raspolaganju je manji dio ukupnog

potencijala, zato što se najveći dio plime i oseke odnosi na one dijelove mora gdje su amplitude manje od jednog metra, što je nedovoljno za ekonomično korištenje

• Za uspješnu izgradnju postrojenja smatra se visina iznad 5 metara (amplituda između plime i oseke)

• Prema procjenama, u svijetu postoji oko 40 lokacija za instalaciju plimnih elektrana

• Podjela:– Konvencionalane(nalik na hidroelektrane na rijekama)– Plimna ograda (Tidal Fence)– Plimna turbina (Tidal Turbine)

Toplotna energija okeana• 1881.godine izgrađena je prva toplinska

pumpa(d’Arsoval)• Na Kubi je 1929.godine postavljena prva OTEC(Ocean

Thermal Energy Conversion) elektrana od 22 kW• Princip toplotne mašine:

Topla voda na površini predstavlja spremnik više temperature a hladna voda u morskim dubinama rezervoar nižih temperatura (razlike temperatura između dubinske i površinske vode (18°K) pri dubinama 500-1000m)

Podjela po načinu izgradnje: Otvoreni ciklus Zatvoreni ciklus Mješoviti ciklus

Toplinska energija okeana

• Otvoreni ciklus• Zatvoreni ciklus• Topla morska voda isparava u

podtlačnom spremniku• Vodena para u ekspanziji pokreće

niskotlačnu turbinu i kondenzira se u spremniku koji hladi vodu iz dubine

• Nakon kondenzacije dobijena je gotovo 100% čista voda

• Za pokretanje turbine koristi se fluid s niskim vrelištem(najčešće amonijak)

• Fluid isparava u toplijem spremniku

• Ekspanzija tako stvorene pare pokreće turbinu

• Para se kondenzuje u hladnijem spremniku

• Kondenzovani fluid se pumpama vraća u prvi spremnik gdje se ciklus ponavlja

Zatvoreni i otvoreni ciklus

Toplinska energija okeana

• Mane OTEC postrojenja • Prednosti OTEC postrojenja• Skupa kostrukcija cijevi za dovod

hladne vode iz morskih dubina rezultira visokom početnom cijenom izgradnje elektrana

• Uticaj na temperaturu mora– Smatra se da bi dobrim

smještanjem elektrana uticaj na temperaturu bio sveden na minimum

• Nepostojanje komercijalnih postrojenja– Do sad su građena samo pokusna

postrojenja male snage• Mala efikasnost 1-3%

• Proizvodnja čiste i jeftine energije• Proizvodnja vode za piće i

navodnjavanje– Postrojenja snage 2 MW bi u

teoriji mogla proizvoditi 4 300 000 litara pitke vode

• Uzgoj biljaka iz umjerenog pojasa u tropskom području na tlu ohlađenom cijevima za dovod hladne vode

• Marikultura– Npr.uzgoj jastoga, lososa,

morskih algi i drugih organizama koji žive u morskim dubinama

ZaključakIz svega navedenog vidimo da okeani i mora imaju

ogroman energetski potencijal, koji se može iskoristiti na više načina i pomoću kojeg se mogu zamijeniti resursi koji štete okolini i za koje se smatra da bi mogli doći do iscrpljenja.

Energija iz mora je obnovljiva i ekološki prihvatljiva. Nedostatak bi mogla predstavljati visoka cijena gradnje i stavljanja u pogon jedne ovakve elektrane, ali bi se ti gubici vremenom nadoknadili

Stoga je izazov za budućnost razvoj novih i poboljšanje postojećih tehnologija za korištenje energije iz mora i okeana

Uticaj na okolinu

• Uticaj na morske organizme• Nažalost velike morske brane su potencijalno

ekološki štetne kao i velike riječne brane, naročito po opstanak ribe(migracija ribe)

• Okretanje propelera povećava mogućnost povreda i usmrćivanja riba, delfina ili kitova čije je to obitavalište.