MASTER RAD

Uticaj neobnovljivih i obnovljivih

izvora energije na životnu sredinu

Student: Profesor:

Xxx Xxx Xxx Xxx

Čačak, 2015. god.

UNIVERSITY OF KRAGUJEVAC

FACULTY OF TECHNICAL SCIENCES

УНИВЕРЗИТЕТ У КРАГУЈЕВЦУ

ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА

SADRŽAJ

1. O ENERGIJI....................................................................................................................................................................................... 3

1.1. Šta je energija?.........................................................................................................................................................................................3

2. OBLICI ENERGIJE........................................................................................................................................................................... 4

2.1 Neobnovljivi izvori energije....................................................................................................................................................................... 4

3. UGALJ.................................................................................................................................................................................................................5

3.1 Ekologija i sastav uglja:........................................................................................................................................................................... 6

3.2 Proizvodnja i potrošnja uglja u Srbiji...................................................................................................................................................... 7

3.3 Rezerve..................................................................................................................................................................................................... 8

4. TRESET.............................................................................................................................................................................................................11

5. NAFTA..................................................................................................................................................................................................... 12

5.1 Ekploatacija nalazišta............................................................................................................................................................................ 13

5.2 Svetsko tržište nafte................................................................................................................................................................................ 14

5.3 Trasa...................................................................................................................................................................................................... 16

6. PRIRODNI GAS....................................................................................................................................................................................................18

6.1 Vađenje prirodnog gas iz zemlje i mora.................................................................................................................................................... 19

6.2 Najveći proizvođači, izvoznici i uvoznici prirodnog gasa............................................................................................................................20

7. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE.................................................................................................................................................................... 21

7.1 VRSTE OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE....................................................................................................................................22

7.2 Najčešći oblici energije....................................................................................................................................................................................23

7.3 SOLARNA ENERGIJA............................................................................................................................................................... 24

7.4 Solarni kolektori....................................................................................................................................................................................25

7.5 Fotonaponske ćelije...............................................................................................................................................................................26

7.6 Fokusiranje sunčeve energije................................................................................................................................................................26

7.7 ENERGIJA VETRA.................................................................................................................................................................... 27

7.8 HIDROENERGIJA...................................................................................................................................................................... 29

7.9 Protočne hidroelektrane........................................................................................................................................................................30

7.10 Akumulacione hidroelektrane.............................................................................................................................................................30

7.11 Revirzibilne hidroelektrane.................................................................................................................................................................30

7.12 GEOTERMALNA ENERGIJA................................................................................................................................................. 31

7.13 BIOMASA.................................................................................................................................................................................. 32

7.14 ENERGIJA PLIME I OSEKE................................................................................................................................................... 34

7.15 ENERGIJA TALASA................................................................................................................................................................ 35

8. ZAKLJUČAK.......................................................................................................................................................................................... 36

9. LITERATURA......................................................................................................................................................................................... 37

2

1. O ENERGIJIŽivimo u svetu energije. Sve što nas okružuje zasnovano je na korišćenju

energije. Energija je potrebna svim živim bićima. Nama je potrebna da bi smo se mogli kretati. Energiju dobijamo od hrane koju uzimamo. Biljke dobijaju energiju od Sunčeve svetlosti, životinje jedu biljke ili druge životinje. Mašineenergiju, najčešće dobijaju, sagorevanjem goriva (nafte, uglja, gasa i dr.).

1.1. Šta je energija?Energija je sposobnost nekog tela da vrši rad.

Ljudi su hiljadama godina koristili energiju sopstvenih mišića. Kasnije su počeli pripitomljavati životinje s kojima su obavljali razne poslove: vuču kola, pluga, dizanje tereta, pokretanje primitivnih mašina i dr. Tek posle mnogo vremena čovek je otkrio i druge oblike energije. U prirodi postoji više oblika energije: hemijska, toplotna, mehanička, svetlosna, električna, nuklearna.

Energija je glavni pokretač tehnološkog razvoja. Zahvaljujući industrijalizaciji i porastu broja stanovnika potreba za energijom iz godine u godinu eksponencijalno se povećava. Na početku ovog milenijuma obnovljivi izvori energije imaju sve veću ulogu u svetskoj proizvodnji energije, dok je štetan uticaj velikok korišćenja fosilnih goriva na životnu sredinu sve očigledniji.

3

Slika 1 – oblici energije

2. OBLICI ENERGIJE

Osnovni vidovi energije koji omogućavaju funkcionisanje današnje civilizacije su uglavnom toplotna i električna energija, koje se u daljim tehnološkim postupcima mogu prevesti u ostale vidove energije. Toplotna i električna energija se danas u velikom procentu dobijaju iz neobnovljivih izvora energije.

2.1 Neobnovljivi izvori energije

Termin neobnovljivi izvori energije odnosi se na sve potencijalne nosioce nekog vida energije koji su stvoreni u nekom prošlom vremenu, a sada se ne mogu obnoviti, tj. ne mogu se regenerisati niti ponovo proizvesti. Najveći udeo neobnovljivih izvora energije čine fosilna goriva, goriva nastala anaerobnom digestijom uginulih/mrtvih organizama u unutrašnjosti zemlje pod uticajem visoke temperature i pritiska milionima godina. Fosilna goriva čine glavni izvor sa čak 85-90% energije[1].

U fosilna goriva ubrajaju se:

Ugalj Treset Nafta i derivati nafte Prirodni gas

U neobnovljive izvore energije svrstavaju se i fisiona (nuklearna) goriva (8% od ukupnog) [2].

Problemi sa neobnovljivim izvorima energije su prvo u njihovoj količini i rasprostranjenosti. Zalihe fosilnih goriva su ograničene i brzo nestaju, a usled koncentracije energetskih resursa u svega nekoliko oblasti u svetu, korišćenje neobnovljivih goriva stvorilo je sistem međuzavisnosti, tako da se države koje zavise od uvoza fosilnih goriva nalaze u podređenim položajima.

Drugi problem je zagađenje čovekove okoline. Sagorevanje fosilnih goriva, naročito onih baziranih na nafti i uglju, predstavlja najverovatniji uzrok globalnog zagrevanja, dakle stvaranju tzv. efekta staklene bašte usled emisije ugljen-dioksida, sumpornih, azotnih jedinjenja i dr. zagađujućih jedinjenja i čestica.

Promena klimatskih uslova predstavlja jednu od najozbiljnijih opasnosti za Zemljin ekološki sistem zbog mogućeg uticaja na proizvodnju hrane. Sa druge strane, primena nuklearne energije, predstavlja uslovno čistu tehnologiju, ali u slučaju katastrofa može doći do izuzetno velikih zagađenja sa ogromnim posledicama na čoveka i životnu okolinu. Takođe, veliki problem predstavlja i problem odlaganja radioaktivnog otpada.

4

Iako u ovom trenutku proizvodni procesi, kao i sama tehnologija ne dozvoljavaju potuno isključenje neobnovljivih izvora energije, teži se ka tome da se njen ukupan udeo smanji. Samim tim, na scenu bi stupila energija koja bi se dobijala iz obnovljivih izvora, koja umnogome ima manji štetni uticaj na čoveka i njegovo okruženje.

NUKLEARNA ENERGIJA

Gotovo dve milijarde ljudi širom sveta nema pristup električnoj energiji i taj će se problem pogoršavati rastom populacije. Globalno oslanjanje na fosilna goriva i velike hidroelektrane ostaće trend bar do 2020. godine, ali to neće biti dovoljno za zadovoljavanje rastućih potreba čovečanstva. Kao jedno od mogućih rešenja tog problema izdvaja se nuklearna energija. U zadnje tri decenije nuklearna energija ima značajnu ulogu u proizvodnji električne energije. Trenutno pomoću nuklearne energije generišemo oko 16% ukupno proizvedene električne energije u svetu. Jak proboj nuklearne energije može se zahvaliti njenoj čistoći i neznatnom ispuštanju stakleničnih gasova. Dobro konstruirane nuklearne elektrane pokazale su se pouzdanima, sigurnima, ekonomski prihvatljivim i ekološki dobroćudnim. Do sad se u svetu nakupilo više od 9000 reaktor-godina rada, pa se skupilo i potrebno iskustvo u iskorišćavanju nuklearne energije. Uticaj na okolinu i otpremanje radioaktivnog otpada. Kao i svi procesi proizvodnje energije iz neobnovljivih izvora i nuklearne elektrane proizvode otpad. Kod njih je to radioaktivni otpad i vruća voda. Budući da nuklearne elektrane ne proizvode ugljen-dioksid (CO2), njihovom upotrebom se ne povećava efekat staklene bašte. Radioaktivni otpad deli se na dve osnovne kategorije: nisko-radioaktivni i visoko-radioaktivni otpad.

Većina nuklearnog otpada je nisko radioaktivni otpad. To su: obično smeće, alati, zaštitna odela i ostalo. Taj se otpad kontaminirao sa malim nivoom radioaktivnog praha ili čestica, a mora se čuvati na način da ne dođe u kontakt sa predmetima van. Pravi problem kod nuklearnih elektrana je ostatak iskorišćenog goriva koji je visoko-radioaktivni otpad i mora se skladištiti u specijalnim bazenima (voda hladi nuklearno gorivo i ponaša se kao štit od radijacije) ili u suvim kontejnerima. Starije i manje radioaktivno gorivo skladišti se u suvim skladištima. Tamo se zatvara u specijalne betonske armirane kontejnere. Iako su nuklearne elektrane bezazlene za okolinu ukoliko se sve radi po pravilima, velika pretnja za okolinu je mogućnost katastrofe prilikom nepravilnog korišćenja. Do sad su se prilikom mirnodopskog iskorišćavanja nuklearne energije desile dve velike havarije: Černobil i Otok Tri Milje. Najveća havarija u nuklearnim elektranama dogodila se 26.04.1986. godine u Černobilju u tadašnjem SSSR-u, a današnjoj Ukrajni. Eksplodirao je reaktor broj četiri u nuklearnoj elektrani formiravši radioaktivni oblak koji se proširio na veliki deo Evrope.

5

Do sada invaliditet je dobilo oko 27% spasioca koji su 26.04.1986. ušli u kontaminirano područje, a bilo ih je oko 200 000. Prilikom eksplozije razrušena je aktivna zona reaktora i u toku 10 dana i noći trajao je aktivni stepen havarije, praćen intenzivnim oslobađanjem radioaktivnih elemenata. Oslobađanje radioaktivnih elemenata konačno je zaustavljeno tek nakon što je reaktor stavljen u betonski “sarkofag”. Ukupna radioaktivnost pod sarkofagom premašuje dva miliona kirija. Posledice nuklearne katastrofe u Černobilju. Radioaktivni gasovi dospeli su čak do Italije i Nemačke. Nuklearne elektrane kao gorivo koriste izotop urana U-235 koji je vrlo pogodan za fisiju. U prirodi se može naći uran sa više od 99% U-238 i svega oko 0.7% U- 235. Dok U-238 apsorbira brze neutrone, U-235 se u sudarima sa sporim neutronima raspada na vrlo radioaktivne, fisijske produkte, a pri tom se oslobađa još brzih neutrona. Usporavanjem tih brzih neutrona u sudarima s molekulama teške vode, koja se pri tome zagreva, ostvaruje se lančana reakcija. Oslobođena toplota jeste toliko željena energija. U nuklearnim reaktorima se taj proces događa sve vreme u strogo kontroliranim uslovima (izuzevši nekoliko trenutaka u Černobilju). Atomska bomba rezultat je namerno izazvane prevelike koncentracije slobodnih neutrona koji se tada sudaraju sa fisijski osetljivim atomima i na taj način ostvaruju nekontrolisanu eksploziju energije. Iako urana u prirodi ima relativno puno (sto puta više od srebra) izotopa U-235 ima malo. Zbog toga se sprovodi postupak obogaćivanja urana. U konačnoj upotrebljivoj fazi, nuklearno gorivo biće u formi tableta dugih oko dva i po centimetra. Jedna takva tableta može dati otprilike istu količinu energije kao i jedna tona ugljena. Energija koja se oslobađa sudaranjem neutrona sa uranom koristi se za zagrijavanje vode. Ta voda (para) tada pokreće generator, a nakon toga treba je rashladiti i ponovo vratiti u reaktor. Za to je potreban stalan i veliki protok vode oko jezgre reaktora. Na primer nuklearna elektrana Krško Sloveniji koristi reku Savu za hlađenje.

Država koja proizvodi najveći udeio svoje električne energije u nuklearnim elektranama je Francuska sa 75% proizvedene električne energije u nuklearnim elektranama. Slijede je Litva sa 73%, Belgija sa 58%, Bugarska, Slovačka i Švedska sa 47%, Ukrajina sa 44% i Republika Koreja sa 43%. U još deset država iz nuklearne energije proizvodi se po više od 25% električne energije. SAD proizvode 19.8% svoje električne energije u nuklearnim elektranama, ali zbog velikog opsega proizvodnje zauzimaju najveći udio u ukupno proizvedenoj energiji u nuklearnim elektranama sa 28%. Slijedi ih Francuska sa 18% i Japan sa 12%.

6

Sa povećanjem broja država koje imaju nuklearne elektrane, povećao se i rizik da gorivo iz nuklearnih elektrana dođe do pojedinaca koji ga žele upotrijebiti za svrhe koje nisu mirnodopske. U zadnje vrijeme je aktualan terorizam, a teroristi bi s nuklearnom tehnologijom mogli prouzročiti ogromnu nuklearnu katastrofu. Kod zaštite od zlonamjernog korištenja nuklearne energije i političari i znanstvenici moraju poduzeti određene mjere. Zbog tog problema međunarodne organizacije nametnule su pravila o sigurnosti za 140 država diljem svijeta. Problem sa čuvanjem nuklearnog goriva (a i radioaktivnog otpada) trenutno je najizraženiji u siromašnim državama koje su nastale raspadom Sovjetskog Saveza.

Proizvodnja Nuklearne Energije

Princip oslobađanja nuklearne energije. Nekontrolirani proces se zove atomska bomba, a kontrolirani proces je nuklearni reaktor. Razvoj nuklearne energetike je imao veliki rast do sredine osamdesetih godina. Nakon katastrofe u Černobilju rast se i dalje nastavio, ali nešto smanjenim tempom. Francuska zadovoljava 76% svojih potreba za el.energijom putem nuklearnih elektrana.

7

3. UGALJ

Ugalj predstavlja izmenjene ostatke praistorijske vegetacije, prvobitno akumuliraneu močvarama i tresetištima. Akumulacije mulja i ostalih sedimenata, u sprezi sa pomeranjima Zemljine kore [tektonskim poremećajima] su zakopavale ove slojeve sve dublje, vrlo često i na velike dubine. Uporedo sa potiskivanjem u dubinu, taj materijal je bio izložen dejstvu povišenih temperatura i pritisaka, što je, vremenom, dovelo do izmene vegetacionog materijala. Ugalj je gorivni sediment. Sastoji se pretežno od ostataka, odnosno produkta raspada biljaka, a nastao je od tresetišta iz daleke prošlosti. Proces pougljenjivanja ostvaruje se postepenim povećavanjem relativnog sadržaja ugljenika(C) uzistovremeno smanjivanje relativnog sadržaja kiseonika (O2), azota (N2), vodonika (H2). Imamo niz sukcesivnih pretvorbi:

bijni ostaci i drvo treset lignit mrki ugalj kameni ugalj

Taj je proces trajao stotine miliona godina. Ugalj ima najveću primenu u proizvodnji čelika I električne energije.Ugalj daje oko24 % ukupne primarne energije u svetu (2001 god). sa čak 38 % u proizvodnjielektrične energije.Oko 64 % ukupne svetske potrošnje uglja odlazi na“generisanje” električne energije.Ugalj je gorivo koje predstavlja “esencijalni”, bazični, i vrlo veliki “ulaz” u industriji čelika [najviše za procese oksidacije u pećima], pa se smatra, prema podacima o potrošnji, da učestvuje sa čak 60 % usvetskoj proizvodnji grubog čelika. Od svih fosilnih goriva uglja ima najviše a ima i najdužu istoriju upotrebe. Arheolozi su pronašli dokaze koji ukazuju da su Rimljani u Engleskoj koristili ugalj u drugom i trećem veku. U Severnoj Americi Indijanci su u 14. veku koristili ugalj za kuvanje, grejanje i izradu keramike. U 18. veku Englezi su otkrili da se ugalj spaljuje čišće i na većoj temperaturi od drvenog uglja. Industrijska revolucija bila je prvi pravi pokretač upotrebe uglja. James Watt pronašao je motor na paru, koji je omogućio da strojevi obavljaju posao koji su pre obavljali ljudi ili životinje,a koristio je ugalj za proizvodnju pare koja je pokretala motor. Tokom 19. Veka brodovi i vozovii su bili glavno sredstvo za transport, a koristili su paru za pogon. U tim parnim strojevima koristio se ugalj za proizvodnju pare. 1880. godine ugalj je prvi put upotrebljen za proizvodnju električne energije.

8

3.1 Ekologija i sastav uglja:

Ugalj je, kao i svi fosilni izvori energije, najvećim delom sačinjen od ugljenika (C) i vodonika (H). Unutar ugljenika zarobljene su i neke nečistoće, kao na primer sumpor i živa. Kad ugalj sagoreva, te nečistoće otpuštaju se u atmosferu. Sagorevanje uglja ima za rezultat nekoliko različitih emisija gasova,čestica, i otrovnih materija koje vrlo negativno utiču na životnu sredinu.Pet osnovnih nusproizvoda koji se emituju prilikom procesa sagorevaja uglja, a vrlo značajnih po izrazito lošem uticaju na životnu sredinu, privlače posebnu pažnju sa aspekta ekologije:

Najvećim delom ugalj je sačinjen od ugljenika (crno) i vodonika (crveno), sumpora (žuto) i žive (zeleno) ima manje.

9

Slika 2 – sastav uglja

3.2 Proizvodnja i potrošnja uglja u Srbiji

Proizvodnja uglja za termolektrane i ostale potrošače odvija se u EPS-u u četiri javna preduzeća: JP Rudarski basen "Kolubara", JP Površinski kopovi "Kostolac", JP Površinski kopovi "Kosovo" i JP za podzemnu eksploataciju uglja. Od proizvedenih količina uglja u 2001. godini 90% je utrošeno na proizvodnju električne energije, a od ovog uglja u TE je proizvedeno 67.5% ukupne proizvodnje električne energije u EPS-u. Preostali deo proizvedenog uglja je plasiran na tržišteza potrebe industrije i široke potrošnje kao komadni ugalj (6%) i za proizvodnju

sušenog uglja (4%). Od

ukupno

proizvedenih količina uglja (podzemne eksploatacije) u 2000. godini za proizvodnju električne energije je isporučeno 19%, dok je za potrebe industrije i široke potrošnje isporučeno 81% proizvedenog uglja.

10

3.3 Rezerve

Dva velika pojasa nalazišta kamenog uglja opasuju Zemlju. Jedno je na severnojpolulopti i polazi od severnoameričkog kontinenta, preko srednjeg dela Evrope ibivšeg SSSR-a do Kine. Drugi pojas polazi od južnog Brazila, preko južne Afrikedo istočne Australije. Pripadaju mu i nalazišta u Indiji.

Najveće svetske rezerve mrkog uglja i lignita nalaze se između 35. i 70. stepenageografske širine na Severnoj i Južnoj polulopti.

Svetske rezerve kamenog i mrkog uglja iznose oko 510 milijardi tona. Najvećerezerve nalaze se u SAD, Rusiji, Kazahstanu, Australiji, Kini i Indiji (oko 73%svetskih rezervi).

Svetske rezerve lignita iznose oko 470 milijardi tona, a najveće rezerve se nalaze uSAD, Nemačkoj, Rusiji, Australiji, Kini (oko 80% svetskih rezervi lignita).

11

Slika 3 – Proizvodnja uglja od 1970 – 2000.

- Rezerve uglja u Srbiji:

Nisko kalorični ugalj - lignit čini oko 92% rezervi primarne energije u Srbiji, te oko 99% ukupnih rezervi uglja. Njegova je upotrebna vrednost zbog velikog sadržajavlage i pepela, kao i male toplotne moći (7000kJ/kg) uglavnom ograničena naproizvodnju el. energije. Povoljna okolnost u odnosu na većinu lignita u okolnimzemljama je, pored pogodnih uslova eksploatacije i nizak sadržaj sumpora.Rezerve lignita, tj. 90% rezervi uglja skoncentrisana su u 4 velika basena (Kosovski, Metohijski, Kolubarski i Kostolački) sa veoma povoljnim uslovima zarazvoj površinske eksploatacije. Kosovski je bazen po rezervama, po pogodnostimaza razvoj površinske eksplatacije, te niskim spec. ulaganjima i troškovimaproizvodnje jedan od najvećih u ovom delu Evrope (nizak odnos jalovine i uglja,velika prosečna debljina ugljenog sloja i nizak sadržaj sumpora).Ukupne (eksploatacione) rezerve Kosovsko-Metohijskog basena procenjuju se na oko 13 milijardi tona, Kolubarskog 2, a Kostolačkog oko milijardu tona (oko 12% rezervi lignita u Evropi). Raspoložive rezerve mrko-lignitskog su oko 650 miliona tona, a

12

Slika 4 – rezerve uglja na kraju 2000. godine

mrkog i kamenog još manje, te ne omogućuju značajniju proizvodnju u dugoročnom periodu.

- Rezerve uglja po kontinentima:

Postoje razni podaci o energetskoj vrednosti uglja. Prema BP jedna tona ekvivalentne nafte u energetskom pogledu vredi oko 1.5 tona kamenog i mrkog uglja, te oko 3 tone lignita. Takođe vredi približan odnos između tone ekv. nafte i tone uglja: toe/t=0.5-0.6.

Ako ovo primenimo na gornju tabelu dobijamo da rezerve uglja u svetu iznose oko5.1011 toe, ili 500 milijardi tona ekvivalentne nafte.

4. TRESET

Treset je vrsta tla koje nastaje u vlažnim staništima umerenog klimatskog pojasa, taloženjem i delimičnim raspadanjem biljnog materijala.

Velike naslage treseta nalaze se u Kanadi, Kini, Indoneziji,Rusiji i SAD.

Treset se koristi kao organsko gorivo. Delimično ugljenisanje ovog materijala može biti prvi korak u procesu stvaranja uglja. Osušena treset lako gori i pri sagorevanju stvara veliku količinu dima. Može se koristiti za grejanje domaćinstva i u kotlarnicama. Treset ima sve veći udeo u ukupnoj potrošnji goriva u svetu. Glavni potrošači su Finska, Irska, Rusija i Švedska. Stalni višak vode iz padavina ili iz podzemnih voda dovodi do manjka kiseonika u zemljištu, što dalje dovodi do nepotpune razgradnje biljnih ostataka, koji se talože kao treset. Gomilanjem treseta, živo tresetište raste - uzdiže se. Biljne zajednice koje uspevaju u takvim uslovima nazivaju se cretovi, a najvažniju ulogu u njima imaju mahovine. Glavninu ovih biljnih zajednica čine mahovine roda Sphagnum, koji je po ovom staništu dobio naziv mahovi tresetari.

13

Slika 5 – rezerve uglja po kontinentima

Za razliku od tresetišta, u močvarama potpuna zasićenost vodom nije neprekidna. Povremeno isušivanje u močvarama rezultuje potpunom razgradnjom organskih supstanci u humus.

Pogodni uslovi za nastanak treseta nalaze se svuda gde postoji velika količina padavina:

u Severnoj Americi, severnoj Evropi, severnoj i jugoistočnoj Aziji, u području amazonskog bazena, itd. Tu su nastala tresetišta s različitim vrstama cretova, što zavisi od sastava podloge i porekla vode koja napaja tresetište. Slojevi mogu biti različitih debljina, a ukupne površine tresetišta čine 4 miliona kvadratnih kilometara što je oko 3% površine zemljinog kopna. Najbogatiji tresetištima su severni delovi Rusije, Aljaske i Kanade. Treset je od davnina iskopavan, sušen i korišćen kao gorivo.

Tresetišta se zbog povećane vlažnosti ne mogu koristiti za poljoprivredu. No, oduvek se radilo na njihovoj kultivizaciji, pre svega odvodnjavanjem.

Jednim od najstarijih isušivanja tresetišta može se smatrati isušivanje Rimskog foruma. Na tom mestu ranije se nalazila močvara. Područje je isušeno gradnjom Klaka maksime (lat. Cloaca Maxima), dela stare rimske kanalizacije.

Prvo organizovano kultivisanje tresetišta sprovodili su Cisterciti još u ranom srednjem veku, no isušivanje je prestalo već u kasnom srednjem veku, kao jedna od posledica Tridesetogodišnjeg rata.

Nedovoljno razumevanje važnosti ovog staništa rezultovalo je u 20. veku velikim melioracijskim zahvatima, po pravilu iniciranim i podsticanim od strane pojedinih država. Tek tokom krajem 20. veka i početkom 21. veka rast ekološke svesti čini da sa u nekim državama radi na zaštiti njihovih ostataka.

5. NAFTA

Nafta je nastala izostataka biljaka i životinja koje su živele prije mnogo miliona godina u vodi. Na slici desno prikazan je nastanak nafte i prirodnog gasa u tri koraka. Prvi korak bio je pre 300 – 400 miliona godina.

14

Tada su se ostaci počeli taložiti na dno okeana i s vremenom ih je pokrio pesak i mulj. Pre 50 – 100 miliona godina ti ostaci su već bili prekrivenivelikim slojem peska i mulja koji je stvarao ogromne pritiske i visoke temperature.U tim prilikama nastali su sirova nafta i prirodni gas. Danas bušimo kroz debele slojeve peska, mulja i stena da bi došli do nalazišta nafte. Pre nego počne bušenje kroz sve te slojeve, naučnici i inženjeri proučavanju sastav stena. Ako sastav stena ukazuje na moguće nalazište nafte počinje bušenje. Veliki problem prilikom bušenja i transporta je mogućnost isticanja nafte u okolinu. Nove tehnologije omogućavaju povećanje preciznosti kod pronalaženja nafte, a to rezultira manjim brojem potrebnih bušotina. Od 1990. godine na snazi je zakon da svaki noviizgrađeni tanker mora imati dvostruku ljusku da bi se sprečio izliv nafte u moreprilikom havarije. Uprkos svim poboljšanjima tehnologije bušenja i transporta jošuvek se događaju izlivi nafte u more, a to rezultira gotovo potpunim uništenjembiljnog i životinjskog sveta u tom delu mora. Iako je zagađenje mora isticanjemsirove nafte veliko, u poredjenju sa zagađenjem vazduha korištenjem naftnihderivata je zanemarivo. Prilikom sagorevanja naftnih derivata oslobađaju se velikekoličine ugljen-dioksida (CO2) u atmosferu. Ugljen dioksid je staklenični gas injegovim ispuštanjem u atmosferu utičemo na povećanje globalne temperature naZemlji. Zbog tog problema donesen je Kyoto protokol, ali ga najveći zagađivači još uvek nisu potpisali.

Većina ljudi misli da se nafta nalazi u nekakvim podzemnim bazenima, ali to nijetako. Nafta se nalazi zbijena u sitnim porama između stijena pod vrlo velikim pritiskom (slika desno). Sirova nafta pojavljuje se u sedimentnim naslagama. Do nje dolazimo bušenjem. Bušenja idu do dubina oko 5000m , a brzina bušenja zavisi od kvaliteta stena.

5.1 Ekploatacija nalazišta

U proseku je potrebno 5-10 dana za bušotinu dubine do 1500m, 60-90 dana za3500m dok za bušotinu dubine od 5000m potrebno je 100-150 dana. Cena bušenja je oko 25$ po metru za bušotinu do 1000m pa do 250$ po metru za bušotine do 5000m. Bušenja u moru su dvostruko skuplja. U ukupnim investicijama oko same bušotine samo bušenje učestvuje sa oko 60%.

Buši se u dve etape. Prvo idu istražna bušenja da se utvrde rasprostranjenost i vrstusedimenata koji sadrže ugljovodonike. Cilj je odrediti ekonomičnost eksploatacije pri čemu se računa da ona traje bar 20-30 godina.

Postoje tri načina vađenja nafte:

15

Primarno - ako je pritisak u nalazištu veći od hidrostatičkog pritska nafte u cevigovorimo o eruptivnom nalazištu. Ne trebamo dodatne uređaje ni energiju za izvlačenje nafte na površinu. To je najekonomičniji način.

Sekundarno - upumpavamo vodu ili gas te time održavamo pritisak u nalazištu kako bi produžili eruptivno ponašanje nalazišta

Tercijalno - ubacujemo hemikalije ili pregrejanu paru pa time smanjujemo viskozitet nafte radi lakšeg vađenja. Jako skupa prizvodnja.

Kad napravimo bušotinu do dubine u kojoj se nalaze pore s naftom, te sitne kapljice zbog velikog pritiska navale u bušotinu. To se može uporediti sa ispuštanjem vazduha iz balona. Kad pustimo grlo balona vazduh koji je u balonu pod pritiskom navali van. Isto tako i nafta pod pritiskom navali kroz bušotinu prema površini. Zbog toga se pre događalo da se velike količine nafte razliju oko bušotine zbog nepripremljenosti. U početku prirodni pritisak tera naftu van kroz bušotinu, a nakon toga se naftne kompanije odlučuju na pumpanje nafte iz bušotine. Te dve faze eksploatacije nazivaju se primarna proizvodnja. Nakon toga u bušotini se nalazi još uvek oko 75% početne količine nafte. Zbog toga se naftne kompanije odlučuju na preplavljivanje nalazišta nafte vodom. Kroz neku drugu bušotinu pumpaju vodu u nalazište i time "ispiru" jedan deo preostale nafte. Na taj način dobije se još oko 15% početne količine nafte. Na kraju u nalazištu ostane oko 60% nafte koju za sad još uvek ne znamo ispumpati.

5.2 Svetsko tržište nafte

U drugoj polovini 2004. godine dolazi do iznenadnog skoka cena , koji je bio rezultat nekoliko faktora:

- unutrašnji problemi i konflikt u Nigeriji

- velike prirodne nepogode (Tajfun-Ivan Grozni) koje su zahvatile široko područjesrednje i južne Amerike.

-mogućnost povratka u normalu Iraka, u smislu celog njegovog naftnog sektora, ostaje krajnje nepredvidiva, obzirom na posleratna dešavanja, nejasne ingerencije nove iračke vlade, i nestabilnu bezbednosnu situaciju u zemlji,(stalni teroristički napadi na naftovodnu mrežu) kao i narušenu infrastrukturu vezanu za ceo proces eksploatacije nafte.

16

Iako su preduzete mere da se tržište “izbalansira” [pojačano proizvodnjom iizvozom ostalih zemalja članica], očigledan nedostatak kapaciteta, na svetskomnivou, doveo je do skoka cena.

Na kontinuitet tih visokih cena tokom 2004. godine, takodje su vrlo značajnouticali faktori kao što su :

- nizak nivo državnih intervencija u poslovanju- povećana potrošnja nafte u Aziji, u zemljama sa jakim razvojnim tendencijama- nastavak krajnje nestabilne situacije u Iraku

- Nekoliko zanimljivih statističkih podataka:

- ukupna svetska potrošnja bi trebalo da raste po stopi od 1.9% zapredviđeni period, od nekih 77 miliona barela dnavno [2001. godina], pa do 121 milion barela dnevno, za 2025. Sektor transporta je najveća komponenta u upotrebi nafte , i očekuje se veliki porast u budućnosti .

Značaj nafte u drugim sektorima se može donekle umanjiti koristeći druga goriva, nuklearnu i električnu energiju, ali se dosada jos nije našao alternativni izvor energije, koji bi na zadovoljavajući način , ekonomski prihvatljivo, mogao da zameni potrošnju nafte u sektoru transporta.

- zahtevi za naftom u zemljama u razvoju su porasli za 0.7 miliona barela dnevnogde azijske zemlje u razvoju zahvataju čitavih 81%.

- u bivšim sovjetskim republikama, posle velikog porasta u 2000. godini, prvog posle više od decenije,nema povećanja potražnje za 2003. i 2004. godinu.

17

- porast potražnje u Latinskoj Americi beleži samo umereni rast. Ubuduće, može se očekivati dosta nestabilno ponašanje, kako na tržištu nafte, tako i sa aspekta cena, koje će zavisiti od još nepredvidljivih okolnosti vezanih za politiku, ekonomiju , pa i prirodne uslove. Tenzija na Bliskom Istoku, u značajnoj meri mogu uticati na poremećaje normalnog nivoa proizvodnje, kao i na trgovinske tokove. Realno, visoke cene odvraćaju od velike potrošnje, i ohrabruju marginalne, ali dovoljno velike izvore nafte i ostalih energenata, na povećano učešće. Limitirajući faktori za dugotrajan rast cena uključuju zamenu nafte drugim gorivima [prirodnim gasom], marginalni izvori nafte postaju rezerve [u trenucima kada cene rastu], dok se nekonvencionalni izvori nafte smatraju rezervama [pri još višim cenama ].

Niska cena nafte bi obezvredila ulaganja u ovim pravcima.

- niska cena nafte se priželjkuje jedino od strane zemalja u razvoju, kao i zemalja u tranziciji koje bi u tom slučaju imale manje problema u pokretanju proizvodnje, rešavanju budžetskih deficita, podizanju ukupnog standarda, lakše bi sprovodili infrastrukturne projekte i ulaganja, itd.

5.3 Trasa

- Produkti prerade nafte:

Sirova se nafta retko upotrebljva kao gorivo. Njenom preradom se dobijajuderivati koji se najčešće upotrebljavaju kao energetsko gorivo (85%), ali ikao maziva, a ostatak kao sirovine u hemijskoj industriji. Energetska gorivasu: rafinerijski i ukapljeni gasovi, motorni i avionski benzini, petrolej, gorivoza mlazne motore, lož ulja i mazut i dizel goriva.

MOTORNI BENZIN je jedan od glavnih produkata prerade sirove nafte.Osnovnom motornom benzinu dodaju se razni aditivi da bi se dobio proizvod potrebnih osobina. Za poboljšanje antidetonatorskih svojstava dodaje se tetraetil-olovo, a za sprečavanje smrzavanja izopropil-alkohol. Motorni benzin služi za pogon motora sa unutarnjim sagorevanjem. Najvažnija karakteristika benzina je oktanski broj. On daje podatke o sagorevanju benzina u motoru, odnosno o pojavi detonacije u motoru. Da bi motor sa

18

unutrasnjim sagorevanjem normalno radio potrebno je da smeša vazduha i goriva u cilindru normalno sagoreva (pri određenom stepenu kompresije) putem električne iskre. Nasuprot tome pojavljuje se samozapaljenje smeše pri čemu nastaje detonacija, tj. prerana eksplozija smeše goriva i vazduha, što za posledicu ima smanjnenje stepena korisnog dejstva, kao i preterano zagrevanje motora i nepravilan rad motora. Oktanski se broj određuje upoređivanjem detonatorskih osobina dva čista ugljovodonika: normalnog heptana i izooktana. Normalni heptan lakodetonira pa je njegov oktanski broj 0, dok izooktan detonira teško pa jenjegov oktanski broj 100. Zapreminski procenat izooktana u smesi sanormalnim heptanom odgovara oktanskom broju. Isparivost benzina takođe je jedna od važnih osobina koja je bitna prilikom startovanja motora i zagrevanja.

DIZEL GORIVO je takođe jedan od glavnih produkata prerade nafte.Obično razlikujemo vrlo lako dizel gorivo (za brzohodne mašine i niske temp. okoline), lako dizel gorivo (za brzohodne mašine kad temp. nisu niske), te srednje i teško dizel gorivo (za stabilne dizel motore i dizel motore na brodovima).

Kvalitet goriva određuje cetanski broj (kvaliteta zapaljenja). On ne sme biti prevelik jer uzrokuje nepotpuno sagorevanje i pojavu dima u gasovima sagorevanja. Njegov minimum je između 25 i 45 u zavisnosti od vrste dizel goriva.

Stanje u Srbiji

Velika razlika između procenjenih (60Mtoe) rezervi nafte ukazuje na njihovu nedovoljnu istraženost, naročito u Crnoj gori. Na teritoriji SCG izdvojeno je sedam rangova terena. Najveći značaj imaju terni prvog ranga, iz kojih se danas obezbeđuje skoro celokupna proizvodnja. Drugom rangu pripadaju tereni Podunavlja, Pomoravlja kao i delovi kopna i podmorja Crne Gore. Oni su ocenjeni kao perspektivni, sa

19

znatnim potencijalom, ali uz velike rizike istraživanja. Istražnim radovima došlo se do potencijala od oko 470Mtoe (od čega u podmorju oko 300Mtoe). Na ovim prostorima nisu otkrivene komercijalne količine nafte i gasa, mada su tokom istražnih radova na više bušotina konstatovane pojave ugljovodonika.

Maksimalna proizvodnja nafte ostvarena je 1982. godine (1.3 miliona tona nafte), da bi od tada imala lagani trend pada, ali sa uključivanjem proizvodnje u Angoli (preko 200000 tona), ukupna proizvodnja pokazuje trend rasta. Proračunima se prognozira održavanje sadašnjeg nivoa proizvodnje nafte u Vojvodini (oko 1.1 milion tona) do 2010. godine tako što se prirodni pad proizvodnje iz ležišta nadoknađuje proizvodnjom iz novih ležišta i na račun dopuskih metoda. Za dopunske metode jekarakteristično da obezbeđuju proizvodnju nafte koja zaostaje posle primarne proizvodnje u ležištima i uz manji rizik, obezbeđujući povećanu proizvodnju uz značajna investiciona ulaganja, ali i niže ekonomske efekte.

Povećanje proizvodnje nafte u budućnosti vezano je, pre svega, za uspešnost istraživanja u Crnoj Gori i za radove u inostranstvu. Ukoliko se potvrde očekivana velika ležišta u Crnoj Gori, značajna dodatna proizvodnja nafte je moguća krajem ove decenije po optimističkom scenariju.Trenutna potrošnja nafte u našoj zemlji iznosi oko 4 milijarde tona.

Karakteristike prethodne finalne potrošnje nafte su relativno veliki udeli potrošnje za toplotne svrhe (mazut i lož ulje), te relativno nizak sektorski udeo saobraćaja. S obzirom na to da je nafta za SCG velikim delom uvozna energija i relativno skup oblik energije sa nestabilnom cenom, te da su tečna goriva za toplotne svrhe manje energetski efikasna i manje ekološki povoljna od prirodnog gasa, buduću potrošnju nafte bi trebalo pretežno dimenzionisati i usmeravati u one sektore gde su derivati u velikoj meri nesupstibilni: saobraćaj, poljoprivreda i neenergetska potrošnja.

Procenjene potrebe potrošnje tečnih goriva u 2020. godini iznose oko 7.5 miliona tona. To su i kapacitivne mogućnosti naših rafinerija za primarnu preradu, što, zajedno sa razlozima strateške prirode, upućuje da sirovinski uvozni koncept ima prednost nad uvozom derivata kao alternativom.

6. PRIRODNI GAS

20

Puno vremena se mislilo da je prirodni gas beskoristan. Čak se i danas u nekim državama rešavaju tog gasa tako da ga spaljuju u velikim bakljama. Glavnim delom sačinjen je od metana, jednostavne veze koja se sastoji od jednog atoma ugljenika i četiri atoma vodonika. Metan je jako zapaljiv i sagoreva gotovo potpuno. Nakon sagorevanja ne ostaje pepela, a zagađivanje vazduha je vrlo malo. Prirodni gas je bezbojan, nema ukusa, mirisa ni oblika u svojoj prirodnoj formi, pa je prema tome ljudima neprimetan. Zbog toga im kompanije dodaju hemikaliju koja ima miris pokvarenog jajeta. Taj miris omogućava ljudima laku detekciju puštanja gasa u kući.Godine 1821. u Fredoniji, New York, William A. Hart izbušio je 27 stopa (1 stopa = 30,48cm) duboku bušotinu sa ciljem povećanja protoka prirodnog gasa na površinu. Zbog toga se ta godina uzima kao početak namernog iskorišćavanja prirodnog gasa. Prvi zapisi o prirodnom gasu sežu do oko 100. godine posle Hrista kad su prvi put zabeležene "večne baklje" na području današnjeg Iraka. Te "večne baklje" najverovatnije su rezultat propuštanja prirodnog gasa kroz zemljinu koru, a zapalila ga je munja. U 19. veku prirodni gas korišćen je gotovo isključivo za ulične svetiljke. U to vreme nije još bilo gasovoda i masovna distribucija po domaćinstvima nije bila moguća. Oko 1890. godine većina gradova počela je koristiti električnu energiju za rasvetu, pa su proizvođači prirodnog gasa počeli tražiti nova tržišta za svoj proizvod. 1885. godine Robert Bunsen izumio je plamenik koji je mešao vazduh s prirodnim gasom. Taj izum omogućio je iskorišćavanje prirodnog gasa za kuvanje u grejanje prostorija. Prvi značajniji gasovod napravljen je 1891. godine. Bio je dug 120 milja i prenosio je gas iz središnje Indiane u Chicago. Nakon toga sagrađeno je vrlomalo gasovoda sve do kraja drugog svetskog rata. Tokom drugog svetskog rata došlo je do velikog napretka u svojstvima metala, tehnikama varenja i izrađivanja cevi, pa je izgradnja gasovoda postala ekonomski vrlo privlačna, a samim time i upotreba u domaćinstvima.

6.1 Vađenje prirodnog gas iz zemlje i mora

U mnogo slučajeva prirodni gas je idealno fosilno gorivo jer je prilično čist, jednostavan za transport i komforan za upotrebu. Čišći je od nafte iuglja, pa se sve više spominje i kao rešenje za postojeće klimatske promene i probleme sa lošim kvalitetom vazduha.

Za razliku od nafte i uglja, prirodni gas ima manju emisiju ugljen dioksida u atmosferu za istu količinu energije. Kod vađenja prirodnog gasa još uvijek postoje limiti zbog današnje tehnologije. Prirodni gas se ne nalazi samo u džepovima, nego se u mnogo slučajeva nalazi s naftom. Često se i nafta i prirodni gas izvlače iz istog nalazišta (slana voda kao indikator nalazišta). Kao i kod proizvodnje nafte, deo prirodnog gasa samostalno izlazi na površinu zbog velikog pritiska u dubinama. Ti tipovi gasnih bušotina zahtevaju samo sistem cevi koji se naziva i "božićno drvce"

21

(slika 1) za kontrolu protoka gasa. Sve je manje takvih bušotina jer je većina ovog "jeftinog" gasa već izvađena.

Zbog toga skoro uvek treba upotrebiti neku vrstu pumpanja iz podzemlja. Najčešći oblik pumpe je "konjska glava" (slika 2) koja diže i spušta prut u bušotinu i van, dovodeći prirodni gas i naftu na površinu. Često se protok gasa može poboljšati tako da se stvore sitne pukotine u steni, koje služe kao staze za protok gasa. Te pukotine se stvaraju tako da se u stenu pod visokim pritiskom pumpa neka tečnost (npr. voda) koja je razbija. Prirodni gas se pronalazi u različitim podzemnim formacijama. Neke su formacije teže i skuplje za iskorišćavanje, ali ostavljaju prostor za poboljšanje potrebe za gasom u budućnosti. Nakon što se prirodni gas izvuče na površinu, preko sistema gasovoda se dovodi u spremnike, a nakon toga i do krajnjih potrošača.

6.2 Najveći proizvođači, izvoznici i uvoznici prirodnoggasa

22

Slika 7 - Kad pritisak padnepotrebno je gas pumpati iz zemlje. Za to služi pumpanazvana "konjska glava".

Slika 6 - Kad je pritisak još uvek dovoljno veliki plin dolazi napovršinu kroz sistem cevi nazvan "božićno drvce".

Najveći proizvođači prirodnog gasa

Najveći izvoznici prirodnog gasa

Najveći uvoznici prirodnog gasa

Proizvodnja prirodnog gasa rapidno raste. Gradnja gaspovoda i LNG postrojenja omogućila je trgovanje gasom na velike daljine, tako da se sada polako gas prestaje spaljivati na naftnim poljima Bliskog istoka, te se ukapljuje i prodaje istočnoj Aziji. Istočna se Azija, prvenstveno Japan, snabeva LNG iz jugoistočne Azije. Evropa se snabdeva iz Rusije i Severne Afrike, što gasovodima, a što pomoću LNG tehnologije posle otklanjanja propana i butana, i prirodnog benzina , prirodni gas se uglavnom sastoji od metana , uz mali sadržaj etana , Radi lakšeg transporta, takav prirodni gas sepretvara u “Liquid Natural Gas” [“LNG”] .

- Nafta i gas: nalazišta, gasovodi i naftovodi na Balkanu

Primećuje se da su sva nalazišta u Vojvodini i nerazvijenost gasovodne strukture. Vidi se eventualna trasa budućeg naftovoda koji bi povezivao Rusiju I Evropu, a koji ide preko Bugarske, Makedonije i Albanije. Naftovod Solun-Skoplje je pušten u pogon.

7. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

Za razliku od neobnovljivih, obnovljivi izvori energije predstavljaju oblik energije koji nije potrošiv tj. može se delimično ili potpuno sam regenerisati. Ovaj prirodni vid energije nalazi se svuda oko nas, baš kao i sama priroda. Upotrebom obnovljivih izvora energije, smanjuje se emisija gasova staklene bašte, kao i celokupno zagađenje životne sredine i njenih mediuma. [3]

Neke od najiskorišćenijih i najpoznatijih izvora ovog oblika energije su:

bioobnovljivi izvori (biomasa) energija malih vodotokova energija vetra energija sunca

23

geotermalna energiju

Posmatrajući suštinu ovih izvora vidi se da su ovi izvori, praktično, samo modaliteti solarne energije. Naime, biomasa se stvara fotosintezom na bazi solarne energije. Strujanje vaduha – vetar nastaje zbog razlika u temperaturama vazduha na različitim mestima kao posledica solranog zračenja. Kruženje vode u prirodi, kao i plima i oseka su, takođe, posledica solarnog zračenja. Zbog ogromne količine energije koju Sunce zrači i perioda njegovog života može se smatrati da će dozračivanje energije sa Sunca trajati veoma dugo sa aspekta naše civilizacije.

7.1 VRSTE OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE

- Opšta podela:

Prema nastanku energije na Plavoj planeti, može seklasifikovati u tri osnovne

grupe:

1. Sunčeva energija – odgovorna za solarnu energiju, najveći izvor energije na

Zemlji.

Direktno utiče na obnavljanje energije vodnih snaga, talasa, vetra, toplote u

okeanu, kao i obnavljanje biomase putem fotosinteze.

Sunčeva energija utiče indirektno i to kroz više vidova energije:

24

Slika 8 – izvori energije

o hidroenergija – energija vodotokova, morskih struja, glečera

o toplotna energija hidrosfere – toplota mora i okeana

o eolska energija – strujanje vazdušnih masa (vetrovi)

o bioenergija – energija nastala fotosintezom

2. Nuklearna fisija – raspad izotopa teških hemijskih elemenata

Geotermalna energija – raspad u unutrašnjosti zemlje

Veštačka fisija – energija koja se koristi u nuklearnim elektranama (mišljenja

su podeljena po pitanju klasifikacije ove vrste energije u obnovljive)

3. Planetarna kretanja – energija gravitacije

Energija plime i oseke

7.2 Najčešći oblici energijeU ovom trenutku samo

3,3% potrošnje primarne energije dolazi od obnovljivih izvora[4]. Međutim, potražnja za ovom vrstom energije je sve veća. Do sada je patentirana nekolicina uređaja i proizvodnih procesa koji generišu obnovljive prirodne izvore u svrhu proizvodnje energije potrebne

25

Slika 9 – obnovljivi izvori energije

za čovekove potrebe.Radi lakšeg upravljanja i veće produktivnosti, potrebno je shvatiti kako,zapravo određena vrsta energije „funkcioniše“ i na koji način je što bolje iskoristiti tj. kako joj se treba pristupiti. Takođe, veoma je bitna sama tehnologija koja se koristi za implementaciju ove energije. S toga, u ovom radu će biti obrađene neke vrste obnovljivih izvora energije; one čiji je trenutni udeo najveći.

U ovom radu izvori koji će biti obrađeni su:

Solarna energija Energija vetra Hidroenergija Geotermalna energija Energija biomase Energija plime i oseke Energija talasa

7.3 SOLARNA ENERGIJASunce je nama najbliža zvezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve

raspoložive energije na Zemlji. Sunčeva energija potiče od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gde temperatura doseže 15 miliona °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodonikovih (H) atoma nastaje helijum (He), uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helijum prelazi oko 600 miliona tona vodonika, pri čemu se masa od nekih 4 miliona tona vodonika pretvori u energiju. Ova

26

Dijagram 1 – korišćenje obnovljivih izvora u svetu 2005. godine[5]

energija se u vidu svetlosti i toplote širi u svemir, pa tako jedan njen mali deo dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, kolika je njegova procenjena starost, a prema raspoloživim zalihama vodonika, može se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Pod optimalnim uslovima, na površini Zemlje se može dobiti 1 kW/m2, a stvarna vrednost zavisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uslovima i još dosta varijabilnih.Sunčeva energija se može koristiti pasivno i aktivno. Pod terminom pasivno korišćenje podrazumeva se direktno propuštanje toplotne Sunčeve energije u prostoriju tj. zagrevanje masivnog poda i zidova koji apsorbuju toplotu, a zatim je otpuštaju noću.

POTENCIJALI ZAHTEVIZadovoljava 10% potreba za grejanjem Velika površina okrenuta ka jugu, radi

prihvatanja Sunčevog zračenjaJednostavna i jeftina postavka Konstrukcija sa velikom termalnom

masom (radi zadržavanja toplote)Isplativost u kratkom vremenskom period Dobra izolacija

Lako održavanje sistemaIzbegavanje zasečenosti objekta

Kada se radi o aktivnom/direktnom korišćenju solarne energije, ono se može podeliti u tri grupe principa:

solarni kolektori – zagrevanje vode, grejanje prostorija (pretvaranje solarne energije u toplotnu energiju)

fotonaponske ćelije – direktno pretvaranje sunčeve energije u električnu fokusiranje sunčeve energije – upotreba u velikim energetskim postrojenjima

27

Tabela 1 – potencijali i zahtevi vezani za korišćenje solarne energije[6]

Slika 10 – pasivno korišćenje solarne energije

7.4 Solarni kolektoriSolarni kolektori direktno pretvaraju Sunčevu energiju u toplotnu. Sistemi za

grejanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrejati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tečnošću koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sistemi mogu se koristiti bilo gde, čak i kada je temperatura atmosferskog vazduha ispod nule. Tokom dana, ako je lepo vreme, voda se može grejati samo u kolektorima. Ako vreme nije lepo, kolektori pomažu u grejanju vode i time smanjuju potrošnju električne energije.

7.5 Fotonaponske ćelije

Fotonaponske ćelije se sastoje od poluprovodnih elemenata koji direktno pretvaraju energiju Sunčevog zračenja u električnu energiju. Efikasnost im je od 10% za jeftinije sisteme (amorfni silicijum) do 25% za skuplje sisteme.Za sada su još uvek ekonomski nerentabilni jer im je cena oko 6000 $/kW[7]. Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se na satelitima, saobraćajnim znakovima, kalkulatorima i

28

Slika 11 – solarni kolektor Slika 12 – fotonaponska ćelija

udaljenim objektima koji zahtevaju dugotrajni izvor energije.Kao dodatni izvori energije fotonaponske ćelije mogu se na primer priključiti na električnu mrežu, ali za sada je to neisplativo. Fotonaponske ćelije su treći i najpoželjniji način iskorišćavanja energije Sunca, ali zbog slabe efikasnosti i visoke cene trenutno se ne koriste u velikoj mjeri. One direktno pretvaraju solarnu energiju u električnu energiju. Fotonaponske ćelije uobičajenose koriste tamo gde nije moguće dovesti neki drugi izvor energije, npr. na satelitima, na znakovima uz ceste i slično. Dodatno se koriste za napajanje energijom malih potrošača, npr. džepnih kalkulatora.

Fotonaponski efekt otkrio je francuski fizičar Alexandre-Edmond Becquerel (1820-1891) 1839 godine. Fotonaponske ćelije izgrađene su od dva sloja – pozitivnog i negativnog, a razlika potencijala između ta dva sloja zavisi od intenziteta solarnog zračenja. Solarna energija stiže na Zemlju u obliku fotona. Prilikom pada na površinu solarne ćelije ti fotoni predaju svoju energiju panelu i na taj način izbijaju negativno nabijene elektrone iz atoma. Izbijeni elektroni kreću se prema drugoj (negativnoj) strani panela i na taj način dolazi do razlike potencijala, tj. generiše se električna energija. Fotonaponske ćelije grade se od silicijuma, a silicijum je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji.

7.6 Fokusiranje sunčeve energije

Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplotnih pogona. Fokusiranje se postiže pomoći mnogo sočiva ili češće pomoću ogledala složenih u tanjir ili konfiguraciju tornja. Najčešće upotrebljavane su konfiguracije tipa "Power Tower" i "Dish".

"Power tower" konfiguracije koriste kompjuterski kontrolisano polje ogledala za fokusiranje sunčevog zračenja na centralni toranj, koji zatim pokreće glavni generator. Do sada su napravljeni demonstracijski sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW. Ti novi sistemi imaju i mogućnost rada preko noći i u lošem vremenu tako da spremaju vruću tečnost u vrlo efikasne tankove(neka vrsta termo boce).

"Dish" sistemi prate kretanje Sunca i na taj način fokusiraju sunčevo zračenje. Postoji još i "Trough" sistem fokusiranja sunčeva zračenja, koji može biti vrlo efikasan. Takve elektrane mogu biti vrlo jake: u Kaliforniji je instalirana elektrana snage 354 MW. Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunčevo zračenje mogu se bez većih problema prebaciti na prirodni gas ili neki drugi izvor energije. To je moguće jer Sunce koristimo za grejanjetečnosti, a kad nema Sunca tečnost zagrevamo na neki drugi način. Mana ovog postrojenja je zauzimanje velikog prostora, ali to se može rešiti postavljanjem elektrane u neku nenaseljenu

29

oblast (pustinju). Još jedan veliki problem predstavlja cena sistema, kao i njegova postavka.

7.7 ENERGIJA VETRA

Iskorišćenje energije vetra je najbrže rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U poslednjih nekoliko godina turbine na vetar znatno su poboljšane. Najbolji primer je nemačko tržište turbina na kojemu se prosečna snaga od 470 kW 1995. godine povećala na 1280 kW 2001. godine. Ovo povećanje snage postiglo se odgovarajućim povećavanjem veličine turbina. Trenutno su u razvoju turbine koje će moći generirati snagu između 3 i 5 MW.

30

Slike 13 i 14 – fokusiranje sunčeve energije; Solar Dish (levo) i Power Tower (desno)

Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vetra, instalacija vetrogeneratora je privilegija koju mogu priuštiti samo bogate zemlje. Trenutno je cena vetrenjače veća od cene termoelektrane po MW instalirane snage (vetrenjača košta oko 1000 €/kW instalirane snage, a termoelektrana 700 €/kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja[8].

Energija vetra je transformisani oblik Sunčeve energije. Sunce neravnomerno zagreva različite delove Zemlje i to rezultira različitim pritiscima zraka, a vetar nastaje zbog težnje ka izjednačavanjem tih pritisaka. Postoje delovi Zemlje na kojima duvaju tzv. stalni (planetarni) vetrovi i na tim područjima je iskorišćenje energije vetra najisplativije. Dobre pozicije su obale okeana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vetrova, ali cene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvaranja kinetičke energije vetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) moguće je iskoristiti samo razliku u brzini vetra na ulazu i izlazu.

Albert Betz, nemački fizičar dao je još davne 1919. godine zakon energije vetra, a koji je publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”. Njime je dan kvalitativni aspekt znanja iz mogućnosti iskorišćenja energije vetra i turbina na vetar. Njegov zakon kaže da se može pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetičke energije vetra u mehaničku energiju pomoću turbine na vetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se može pretvoriti između 35% i 45% energije vetra[10].

Kao dobre strane iskorišćenja energije vetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, bez troškova za gorivo i bez zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promenjivost brzine vetra (nepouzdanost rada). Za domaćinstva

31

Šema 1 – princip rada vetrogeneratora[9]

vrlo su interesantne male vetrenjače snage do nekoliko desetina kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se sprema energija kad se generiše više od potrošnje. Velike vetrenjače često se instaliraju u park vetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu.

IZGLED ELEKTRIČNE TURBINE NA VETAR

Evropska Unija i SAD izradile su atlase svojih resursa vetra za brzine vetra na 45 metara iznad površine zemlje. Trenutno za Srbiju ne postoji takav atlas jer je merenje potrebnih brzina vetra dugotrajan i skup proces. Iz tih karata može se videti da je jedna četvrtina površine Europske unije idealna za instaliranje vetrenjača. Danska meri svoje potencijale vetra još od 1979.godine. Rezultat toga je da Danska danas ima najpreciznije informacije o vetru, a to iskorišćava za postavljanje novih vetrenjača. Sjedinjene Američke. Države uložile su ogromna sredstva u izradu atlasa potencijalne energije vetra za sva svoja područja. Gotovo 50 % ukupne površine SAD-a izuzetno je

32

povoljno za iskorištavanje energije vetra. Tu, dakako, dolaze visoki prostori zapadne i jugoistočne obale , naročito severna područja uz Kanadu, gde se udeo električnih potencijala vetra kreće od 15% do čak 36%. Taj centralni deo prostora SAD-a odnosi se na velike površine pod prerijama. Uz geografsko pozicioniranje vetrenjača, vrlo je bitna i visina tornjeva. Za svakih 10 metara visine tornja cena se povećava za 15 000 dolara. Veće turbine daće više energije, ali zato različiti promeri zahtevaju veću visinu tornja, a oni diktiraju veću ili manju snagu turbine. Tako će za snagu turbine od 225 kW rotor imati raspon 27 metara, za 600 kW 43 metra, a za 1500 kW 60 metara. Danas se smatra da potreban minimum mora biti zadovoljen u pogledu rada vetrenjače, a to je brzina vetra od 25 km/h ili 6,9 m/s. U novije vreme grade se multi-megavatne turbine, poput one koja je krajem 1999. godine montirana u Danskoj: NEG Micon vetrenjača od 2 MW ima rotor prečnika 72 metra i nalazi se na 68 metara visokom tornju.

Mogućnosti u Srbiji

Sistematska istraživanja i razvoj vetroenergetskih sistema kod nas praktično ne postoje ili ako postoje stalno se nalaze u početnoj fazi. Do danas je u razvoj vetroenergetike (ako se uopšte može govoriti o razvoju) tekao dispergovano, uglavnom kroz zalaganje entuzijasta, kako u naučnim ustanovama tako i u privrednim organizacijama. Entuzijasti su samostalno izgradili nekoliko malih sistema, bilo je i uvoza vetrogeneratora radi testiranja i korišćenja ali ni jedan od tih pokušaja nije bio klica nekog šireg razvoja. Merenja vetra i podaci o njemu ne mogu se direktno koristiti za detaljnu procenu eolske energije, već samo za globalnu. Po ispitivanjima

33

koji je izvršio RHMZ, naša zemlja se ubraja u područja sa znatnim energetskim potencijalom. Izrazito vetrovita područja su u planinskim oblastima i duž Jadranskog mora. U Srbiji se izdvajaju delovi Vojvodine i planinske oblasti Južne i Istočne Srbije, uglavnom iznad 100-1500 m nadmorske visine. Prema ovoj opštoj proceni raspodele vetra računat je fluks energije vetra za standardnu visinu 10 i 50m iznad površine tla i kreće se od 400-800 W/m2. Ova relativno povoljna ocena energetskog potencijala vetra treba da omogući dalja istraživanja u zavisnosti od lokaliteta, kao i uticaje meteoroloških pojava koje mogu ograničiti ili potpuno onemogućiti njihovo korišćenje - velike ledene naslage, jaki udari vetra, udari groma itd. Za pouzdanu procenu vetroenergetskog potencijala neophodna su dodatna istraživanja. Trenutno u našoj zemlji nema nijedne eolske elektrane. Postoji u okolini Subotice jedna zapuštena vetrenjača za koju ima interesovanja da se obnovi u cilju istraživanja, ali za sada je i to u formi projekta. Jedini privredni subjekt koji se interesuje za praktičnu primenu trenutno jesu Srbija šume, koje žele da u Deliblatskoj peščari u udaljenim krajevima za svoje potrebe podignu dve male vetrenjače za pumpanje vode. Ovim projektom trenutno se bave u Institutu "Nikola Tesla".

Prednosti vetra kao izvora energije

- to je slobodan energetski izvor

- ne izaziva zagadjenje ni vode ni vazduha

- zemlja u okolini farme vetrova se može koristiti za bilo koju drugu namenu

Nedostaci vetra kao izvora energije

- zahteva konstantnu i značajnu količinu vetrova

- farme vetrova zauzimaju značajne površine zemljišta

- imaju značajan vizuelni uticaj na pejzaž

7.8 HIDROENERGIJA

Energija vode (hidroenergija) je najznačajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U poslednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostručena, ali je time udeo hidroenergije povećan za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama, u istom je razdoblju proizvodnja povećana gotovo sto puta, a udeo 80 puta. Tako da hidroenergija ima svoja ograničenja. Ne može se koristiti svuda jer podrazumeva obilje brzo tekuće vode, a poželjno je i da je ima dovoljno cele godine,

34

jer se električna struja ne može jeftino uskladištiti. Da bi se poništio uticaj oscilacija vodostaja, grade se brane i akumulaciona jezera. To znatno diže cenu cele elektrane, a diže se inivo podzemnih voda u neposrednoj okolini akumulacije. Nivo podzemnih voda ima dosta uticaja na biljni i životinjski svijet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za životnu sredinu. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zaštita od potresa, a u zadnje vreme i zaštita od terorističkih napada.

Procenjuje se da je iskorišćeno oko 25 % svetskog hidroenergetskog potencijala. Većina neiskorišćenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatni porast potrošnje energije. Najveći projekti, planirani ili započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru[11].

Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana:

protočne akumulacijske reverzibilne

7.9 Protočne hidroelektrane

35

Slike 15 i 16 – pojednostavljeni prikaz rada hidroelektrana

Po definiciji protočne hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija može isprazniti u kratkom vremenskom intervalu rada. To znači da se skoro direktno koristi kinetička energija vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izvesti, ali su vrlo ovisne o trenutnom protoku vode. Prednost je vrlo mali uticaj na životnu sredinu i mala opasnost od podizanja podzemnih voda.

(Protočna hidroelektrana u Sarajevu – BIH)

7.10 Akumulacione hidroelektrane

36

Akumulacione hidroelektrane su najčešći način dobijanja električne energije iz energije vode. Problemi nastaju u letnjim mesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcionisanje elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti i potrebno je održavati nivo vode koji je biološki minimum. Veliki problem je i podizanje nivoa podzemnih voda.

(Akumulaciona hidroelektrana Jablanica – BIH)

7.11 Revirzibilne hidroelektrane

37

Za popunjavanje dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne hidroelektrane. Kad je potrošnja energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer je tada potrošnja energije najmanja. Danju se elektrana prebacuje na proizvodnju električne energije i tada se prazni “gornja akumulacija”. To nije baš energetski najbolje rešenje, ali je bolje nego napraviti još nekoliko termoelektrana za pokrivanje dnevnih špica potrošnje.

(Reverzibilna hidroelektrana Bistrica – Hrvatska)

7.12 GEOTERMALNA ENERGIJA

38

Geotermalna energija postoji otkad je stvorena Zemlja. Nastaje prirodnim raspadanjem radioaktivnih elemenata koji se nalaze u zemljinoj unutrašnjosti. Duboko ispod površine voda ponekad dospe do vruće stene i pretvori se u vrelu vodu ili paru.

Kipuća voda može dosegnuti temperaturu od preko 150⁰C, a da se ne pretvori u paru jer je pod visokim pritiskom. Kad ta vruća voda dospe do površine kroz pukotinu u zemljinoj kori, zovemo je vrući izvor. Ako izlazi pod pritiskom, u obliku eksplozije, zove se gejzir. Vrući izvori se širom sveta koriste kao izvor toplote, u zdravstvene i rekreacijske svrhe. Vrućom vodom iz dubine Zemlje mogu se grejati staklenici i zgrade. Na Islandu, koji je poznat po gejzirima i aktivnim vulkanima, mnoge zgrade i bazeni greju se geotermalnom vrućom vodom. Vruća voda i para iz dubine Zemlje mogu se koristiti za proizvodnju električne energije. Buše se rupe u zemlji i cevi se spuštaju u vruću vodu. Vruća voda ili para penju se tim cevima na površinu. Geotermalna elektrana je kao svaka druga elektrana, osim što se para ne proizvodi sagorevanjem goriva već se crpi iz zemlje. Dalji postupak s parom je isti kao kod konvencionalne elektrane: para se dovodi do turbine koja pokreće rotor električnog generatora. Nakon turbine, para odlazi u kondenzator, kondenzuje se, da bi se tako dobijena voda vratila nazad u geotermalni izvor.

Ovaj izvor energije ima brojne prednosti. On je jeftin, stabilan i trajan. Budući da nema dodatnih potreba za gorivom nema štetnih emisija, osim vodene pare.  Glavni

39

Slika 17 – upotreba geotermalne energije Slika 18 – gejzir kao izvor geotermalne energije

je nedostatak u malom broju lokacija gde se vruća voda u podzemlju nalazi blizu površine. To su tzv. geotermalne zone. One se vezuju za vulkanske zone na Zemlji tj. u pravilu za granice litosfernih ploča. Nedostatak je i to što su te zone ujedno i glavne potresne zone što onda poskupljuje izgradnju takovih elektrana. Budući da su te zone uglavnom i slabo naseljene, problem je i prenos energije do potrošača a ponekad su to i zaštićena područja npr. Yellowstone, pa gradnja elektrana nije dozvoljena. Glavni proizvođači geotremalne enrgije su SAD, Filipini, Meksiko i Japan.

7.13 BIOMASA

Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine je brojni proizvodi biljnog i životinjskog porekla. Može se direktno pretvarati u energiju sagorevanjem, te proizvodnju pare za grejanje u industriji i domaćinstvima, kao i za dobijanje električne energije u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Biogas nastao fermentacijom bez prisustva kiseonika sadrži metan i ugljenik te se može upotrebljavati kao gorivo, a ostali savremeni postupci korišćenja energije biomase uključuju i pirolizu, rasplinjavanje te dobijanje vodonika. Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna goriva je manja emisija štetnih gasova kao i otpadnih voda. Dodatne prednosti su zbrinjavanje i iskorišćavanje otpada i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i drvne industrije, smanjenje uvoza energenta, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena područija i povećanje sigurnosti opskrbe energijom. Predviđa se da će do sredine XXI veka u svetu udeo biomase u potrošnji energije iznositi između 30 i 40 posto[12]. Švedska je npr. 1998. je iz biomase dobijala 18% energije, a Finska 10%.

40

Prema dokumentima EU predviđa se da će proizvodnja energije iz biomase u odnosu na ostale obnovljive izvore energije 2010. iznositi 73%. Ukrajina ima instalirane kapacitete od 320 MW za dobijanje struje upravo korištenjem biomase.

Energija iz drveta - U Evropskoj Uniji 58% primarne energije dobijene od obnovljivih izvora energije dolazi iz drva. Tu veliki udeo ima tradicionalno iskorišćavanje potencijala šuma. U Francuskoj se proizvodi najviše primarne energije iz drva. To je u 2000. godini iznosilo 9.8 Mtoe energije dobijene na taj način. Švedska (8.3 Mtoe) i Finska (7.5 Mtoe) takođe znatno koriste energiju iz drva. Iako toplotna potrošnja (grejanje kuća, vode) predstavlja glavni deo proizvodnje energije, deo energije drva se pretvara i u električnu energiju. U 1999. godini u Evropskoj Uniji na taj način proizvedeno je 17.3 TWh električne energije.

41

Šema 2 – kruženje materije i proticanje energije vezano za biomasu

Biogas - Između 1990. i 2000. godine kontinuirano se povećavao broj elektrana na biogas. Danas ima oko 3000 elektrana u Europi, a treba im dodati i 450 odlagališta smeća koja valoriziraju biogas. Godišnja proizvodnja tih pogona je oko 2304 ktoe, a to je oko 5% od ukupno proizvedene energije biomase u Europi. Ujedinjeno kraljevstvo je vodeći proizvođač korisne energije iz biogasa sa 897 ktoe ili 39% evropske proizvodnje. Ta energija dobija se iz više od 400 postrojenja. Nemačka je na drugom mestu sa 525 ktoe u 2000. godini. Najveći napredak u Nemačkoj proizlazi iz biogasa dobijenog agrikulturom. U 2000. uključeno je 400 dodatnih takvih pogona i sad ih ima 1050. Na trećem mestu je Francuska sa 167 ktoe godišnje proizvodnje. Cilj Evropske Unije je 15 Mtoe proizvedene biogasom. Da bi se to postiglo potreban je godišnji rast od bar 30%[13].

Biogoriva - Biogoriva su sastavljena od dva različita sektora: etanol i biodizel goriva. Etanol se koristi kao dodatak za benzinske motore, a biodizel kao dodatak za dizelske motore. Neki motori dopuštaju upotrebu čistog etanola ili biodizela, ali to je ograničeno državnim regulativama. Količina proizvedenog etanola godišnje je porasla sa 47.500 tona 1993. na 191.000 tona 2000. godine. Glavni proizvođač ovog goriva je Francuska sa 91.000 tona proizvedenih 2000. Španija je na drugom mestu sa 80.000 tona. Sledeća je Švedska sa 20.000 tona. Proizvodnja biodizela povećala se još više. Od 55.000 tona 1992. narasla je na 700.000 tona u 2000. godini. I u ovoj grani Francuska je vodeća sa 47% ili 328.000 tona. Nemačka drži drugo mesto sa 246.000 tona. U Evropskoj uniji još samo tri države proizvode biodizel gorivo: Italija (78.000 tona), Austrija (27.600 tona) i Belgija (20.000 tona) [14].

U zadnje vreme sve se više priča o biogorivu kao zameni za tradicionalna fosilna goriva i većina političara govori o tome kao o savršenom obnovljivom izvoru energije koje može proizvoditi bilo ko i na taj način smanjiti zavisnost o uvozu energenata. Iako priča oko smanjenja zavisnosti o uvozu energenata stoji, malo detaljnije proučavanje nastanka, svojstava i načina iskorišćavanja biogoriva rezultira zaključkom da su biogoriva izuzetno opasna za razvoj čovečanstva.

42

7.14 ENERGIJA PLIME I OSEKE

Energija plime i oseke je forma hidroenergije koja iskorištava kretanja vode, a koja se događaju zbog morskih mena, odnosno spuštanja i dizanja u nivoa mora. Energija plime i oseke se stvara zahvaljujući generatorima koji su ustvari velike podvodne turbine postavljene u područja s velikim morskim menama, dizajnirana tako da uhvate kinetičko kretanje nadirućih morskih mena, a kako bi se stvorila električna energija. Energija plime i oseke ima ogroman potencijal za buduće energetske projekte, ponajviše zbog ogromnih površina svetskih okeana.

(primer energije plime i oseke Tidal Energy LTD)

Potencijal energije plime i oseke nije neka novost, te je taj princip poznat već dugo godina (male brane oko okeana su već nicale i početkom 11 st.). Međutim, kada se ti projekti uporede s branama na rekama, dolazi se do zaključka o vrlo visokim troškovima tih projekata jer je kao prvo reč o masivnim projektima, a s druge strane ti masivni projekti moraju biti izgrađeni u zahtevnom području za građenje gde ima mnogo soli. Neisplativost je ustvari glavni razlog zašto energija plime i oseke nije našla mesto među najkomercijalnijim obnovljivim izvorima energije, uprkos neospornom potencijalu. Da bi energija plime i oseke funkcionisala na zadovoljavajućem nivou potrebni su vrlo veliki pomaci u menama, od barem 5 metara između plime i oseke, ali i ima vrlo malo mesta koja bi zadovoljavala takve uslove. Jedno od pogodnih područja je La Rance elektrana u Francuskoj, a koja je ujedno i najveća elektrana koja radi na principu energije plime i oseke. Ta elektrana koja je ujedno i jedina elektrana takve vrste u Evropi smeštena je u estuariju reke Rance u severnoj Francuskoj i trenutno stvara dovoljno energije za zadovoljavanje potrebe 240.000 francuskih domaćinstava. Kapacitet te elektrane je otprilike petina prosečne nuklearke, odnosno elektrane pogonjene na ugalj.

43

Glavni problem svih tih elektrana leži u tome da mogu dnevno raditi samo nekih 10 sati, tačnije za vreme kad se plima diže, odnosno oseka spušta. Velika prednost leži u činjenici što su plima i oseka potpuno predvidljive pojave, tako da se lako može isplanirati vreme rada tih elektrana u vreme kada su morske mene aktivne, a recimo to nije slučaj sa svim vrstama energije (npr. energija vetra)[15].

Mnogo je prednosti vezano za energiju plime i oseke. Reč je o obnovljivom izvoru energije koji je ujedno ekološki prihvatljiv jer ne stvara efekat staklene bašte niti uzrokuje otpad, ne treba mu gorivo za pogon, a budući da su mene totalno predvidljive može pouzdano proizvoditi energiju, a jednom kada se elektrana napravi nije toliko skupa za održavanje. Međutim, ima tu i negativnih strana, od kojih svakako najviše pažnje privlače ogromni početni troškovi jer je reč o vrlo masivnim projektima koji zahtevaju velika područja. To može stvoriti velike ekološke probleme i uništiti mnoge ekosisteme, naročito ptica jer one koriste razdoblje plime i oseke za pronalaženje hrane. Naravno tu je takođe i ograničeno dnevno vreme rada elektrane, tokom samo 10 sati dok su povoljni uslovi mena.

Konverzija termalne energije okeana

Konverzija termalne energije okeana je metoda za stvaranje elektriciteta koja se služi temperaturnom razlikom koja postoji između duboke i plitke vode, jer je voda na većoj dubini hladnija. Ukoliko postoji veća temperaturna razlika, veća je i efikasnost čitave metode, a minimalna temperaturna razlika treba biti 38 stepeni Fahrenheita. Ova metoda ima dugu istoriju funkcionisanja, i datira s početka 19. veka. Većina stručnjaka smatra kako bi ova metoda dala dobar odnos ulaganja i koristi već sa postojećim tehnologijama bi se mogao proizvoditi gigawat električne energije. To ipak nije slučaj danas jer OTEC zahteva ogromne, skupe cevi velikih razmera koje se moraju postaviti barem kilometar duboko u more, a kako bi mogle dovoditi hladniju vodu sa većih dubina, a što je naravno vrlo skupo.

Tipovi OTEC sistema su sledeći:

Sistemi zatvorenog kruga (Closed-Cycle)Sistemi otvorenog kruga (Open-Cycle)

44

Sistemi zatvorenog kruga (Closed-Cycle) sistemi zatvorenog kruga koriste tečnost sa niskim stepenom ključanja, najčešće amonijak, te na taj način pokreću turbinu, a koja onda stvara električnu energiju.

Topla površinska morska voda se pumpa kroz izmenjivač toplote i tu se zahvaljujući niskoj tačci ključanja isparava, i takva novonastala para zatim pokreće turbo generator. Hladnija dublja voda se zatim upumpava kroz drugi izmenjivač toplote gde zahvaljujući kondenzaciji prelazi nazad iz pare u tečnost, a ta se tečnost zatim reciklira kroz sistem. 1979. godine Natural Energy Laboratory, u saradnji s nekoliko partnera napravio je mini OTEC eksperiment, a koji je bio prvi uspeešan OTEC sistem zatvorenog mora koji je konstruiran na moru.

Mini OTEC plovilo je odvezeno 2,4 km od Havajske obale, a uspelo je proizvesti dovoljno energije da svetle svetla na plovilu, te takođe za rad brodskih kompjutera i televizora. A 20 godina kasnije, 1999. godine Natural Energy Laboratory je testirao i pilot elektranu zatvorenog sistema snage 250-kW što je najveća elektrana takvog tipa ikad puštena u operaciju.

(sistem zatvorenog kruga Closed-Cycle)

45

Sistemi otvorenog kruga (Open-Cycle) Sistemi otvorenog kruga koriste tople površine tropskih okeana za dobijanje elektriciteta zahvaljujući činjenici što topla voda nakon što se stavi u kontejner sa niskim pritiskom, proključa. Nakon toga para koja se širi počinje terati turbinu sa niskim pritiskom spojenu na električni generator, te se na kraju kondenzuje nazad u tečnost zbog izloženosti hladnim temperaturama iz dubine okeana. 1984 godine tadašnji Solar Energy Research Institute (danas pod imenom National Renewable Energy Laboratory) razvio je tzv. «vertical-spout evaporator» čija je namena pretvaranje tople morske vode u paru pod niskim pritiskom, a za izgradnju projekata otvorenog kruga.

Nakon što su 1993. godine postignute efikasnosti i do 97 %, sistemima otvorenog kruga priznat je neosporni potencijal. Bila je to elektrana na Keahole Point, Hawai, koja je tokom svog testiranja proizvela oko 50,000 W električne energije.

(sistem otvorenog kruga Open-Cycle)

46

Hibridni sistemi (Hybrid) Hibridni sistemi su dizajnirani na način koji kombinuje pozitivne strane, kako otvorenih, tako i zatvorenih sistema. Način rada kod hibridnih sistema uključuje toplu morsku vodu koja ulazi u vakuumsku komoru gde se pretvara u paru (proces sličan kod sistema otvorenog tipa). Nakon toga para se vaporizuje u tečnost niskog stepena ključanja (kao kod zatvorenih sistema), a koja zatim pokreće turbinu i stvara električnu energiju.

(Hybrid sistem)

OTEC ima vrlo visok potencijal za stvaranje električne energije, ali nije električna energija jedina pozitivna stvar koja se može dobiti zahvaljujući OTEC-u. Kao nusprodukt može se proizvesti hlađenje vazduha, a upotrijebljena hladna morska voda iz OTEC elektrana može ili ohladiti svežu vodu u izmjenjivačima toplote ili teći direktno u nekom sistemu za hlađenje. A tu je i akvakultura jer neke vrste ribe, kao što je losos, mogu se znatno bolje razmnožavati u dubokoj vodi bogatoj nutrientima, dobijenim temeljem principa rada OTEC-a. Međutim, postoje i negativne strane, naročito što se tiče isplativosti tih projekata jer OTEC elektrane traže vrlo velike početne investicije, a takođe treba zadovoljiti i pitanja okoline, budući da su OTEC elektrane vrlo velike te traže puno prostora za izgradnju. Još jedan faktor koji utiče na komercijalizaciju OTEC projekata je i činjenica da na svetu ima samo nekoliko stotina mesta prikladnih za građenje, i to u tropskim krajevima, gde je duboki okean dosta blizu obale te se time izbegavaju dodatni troškovi koji bi se javili prilikom gradnje OTEC projekta dalje od obale.

47

7.15 ENERGIJA TALASA

Zbog delovanja vetra na površinu vode u nekim zonama okeana stvaraju se veliki morski talasi. Talasi se razlikuju po visini, dužini i brzini pri čemu zavisi i njihova energija. Svaki talas nosi potencijalnu energiju uzrokovanu deformacijom površine i kinetičku energiju koja nastaje zbog gibanja vode. Energija talasa naglo pada sa njegovom dubinom, pa na dubini od 50 m iznosi samo 2% od energije odmah ispod površine.

Energija talasa (plimski talasi Škotska)

Energija talasa je oblik kinetičke energije koja postoji u kretanju talasa u okeanu, a kretanje talasa uzrokuje duvanje vetrova po površini okeana. Ta energija može biti iskorišćena da pokrene turbine, te postoji dosta mesta gde su vetrovi dovoljno snažni da proizvedu stalno kretanje talasa. Ogromne količine energije kriju se u energiji talasa što joj to daje ogromni energetski potencijal. Energija talasa se direktno hvata ispod površine talasa ili iz raznih fluktuacija pritisaka ispod površine. Tada ta energija može pogoniti turbinu, a najjednostavniji i najčešći način funkcioniranja je sledeći: Talas se diže u komori, a rastuće sile vode teraju vazduh iz komore te tako pokretljivi vazduh zatim pogoni turbinu, a koja onda pokreće generator.

48

Glavni problem s energijom talasa predstavlja činjenica što se taj izvor energije ne može ravnomerno koristiti u svim delovima sveta. Upravo zbog tog razloga što se energija talasa ne može koristiti u svim delovima sveta mnoga su istraživanja posvećena upravo rešavanju tog problema ravnomernosti.

Međutim, isto tako postoje i mnoga područja s vrlo visokom stopom iskoristivosti, kao što su na primer zapadna obala Škotske, severna Kanada, južna Afrika, Australija, severozapadna obala severne Amerike. Postoje mnoge razne tehnologije za iskorišćavanje energije talasa, ali samo mali broj njih je ustvari komercijalno iskoristiv. Tehnologije za iskorišćavanje energije talasa nisu samo instalirane na obali, već i daleko na obali, a i naglasak velikih projekata kao što je „The OCS Alternative Energy Programmatic EIS“ je upravo na obalskim projektima sa sistemima postavljenim u dubokoj vodi, na dubinama koje prelaze 40 metara. Međutim, većina tehnologija za iskorištavanje energije talasa još uvek je orijentirana blizu obale, ili na samoj obali, a razlika među njima je u njihovoj orijentaciji prema talasima s kojima su u interakciji, te sa radnim principom uz pomoć koga se energija talasa pretvara u željeni oblik energije. Među najpopularnijim tehnologijama su svakako tzv. terminator devices, point absorbers, attenuators i overtopping devices. Terminator devices kao što su oscilating water columns uobičajeno se nalaze na obali ili blizu same obale, a imaju princip rada gde se šire perpendikularno s obzirom na smer putovanja talasa i gdje nakon što se snaga talasa uhvati i reflektuje, oscilating water column se nakon toga giba poput klipa gore-dolje, terajući vazduh kroz otvor povezan s turbinom.

Point absorbers su drugačija vrsta tehnologije koja uključuje plutajuće strukture sa komponentama koje se kreću u relaciji jedna prema drugoj zbog energije talasa, pa se onda stvara energija jer to kretanje tera elektromehaničke ili hidrauličke konvertore energije. Attenuatori su takođe plutajuće strukture koje su orijentisane paralelno s obzirom na smer talasa, a gde razlika u visinama talasa po dužini naprave, uzrokuje savijanje na mestima gde se delovi naprave spajaju, a to savijanje je spojeno sa hidrauličnom pumpom ili drugim konverterima za dalju transformaciju u korisne oblike energije.

(Point absobers tehnologija)

49

8. ZAKLJUČAK

Obnovljivi izvori energije i nove tehnologije korišćenja ovih izvora postaju sve značajniji segment u svim poljima, a pogotovo utiču na životnu sredinu. Koršćenjem obnovljivih izvora energije se smanjuje trošenje neobnovljivih energetskih resursa. Korišćenje ovih izvora je veoma značajno i sa aspekta zaštite životne sredine. Ćist primer je sama energetika koja je kao oblast privrede, na kojoj se temelji razvoj svih drugih oblasti privrede najveći zagađivač životne sredine, bez čije zaštite nije moguće ostvariti održivi razvoj ljudske vrste i živog sveta na planeti. Zagađenje životne sredine ne poznaje državne granice, što je razlog za dalji razvoj nove oblasti prava – prava zaštite životne sredine, koje na isti način kao i pravo energetike, po svojoj prirodi ima međunarodni karakter.

50

9. LITERATURA

[1], [2], [3] - energy.gov

[4] – U.S. Department of Energy - Energy Efficiency & Rewenable Energy Official Website;www.eere.energy.gov

[5] – obnovljivi izvori u svetu 2005. godine – REN21;www.ren21.net

[6] – Obnovljivi izvori energije, solarna energija; V predavanje; Prof. dr Dragi Antonijević

[7] –Princip rada fotonaponskih ćelija; www.izvorienergije.com

[8] – Energija vetra; www.izvorienergije.com

[9] – Univerzitet “Sv. Kliment Ohridski”; Tehnički Fakultet – Bitolj; Princip rada vetrogeneratora; Bitolj; www.tfb.edu.mk

[10] – Energija vetra; en.wikipedia.org/wiki/Wind_power

[11] – Hidroenergija; ecoist.rs

[12] – Regionalna Razvojna Agencija Srem; Izgradnja postrojenja i proizvodnja električne/toplotne energije iz biomase u Republici Srbiji – vodič za investitore; Dr Branislava Lepotić Kovačević dipl. prav., Dr Dragoslava Stojiljković dipl.maš.inž., Bojan Lazarević dipl.el.inž

[13] – Biogas; www.biogas.rs

[14] – Biogorivo; www.obnovljiviizvorienergije.rs

[15] – Energija plime i oseke; en.wikipedia.org/wiki/Tide

51