ZA STUDENTE Skripta Energija i Okruzenje

8/20/2019 ZA STUDENTE Skripta Energija i Okruzenje

1/146

2011.

. . , . . ,. . Ć


2/146

Skripta iz predmeta Energija i okruženje

Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine i zaštite na radu │Fakultet tehničkih nauka

|1|

SADRŽAJ

1. FORMIRANJE ENERGETSKIH BILANSA ............................................................................... ........................ 4

1.1. Zakon održanja energije i energetski bilansi ....................................... ........................................................ 4 1.2. Planetarni i lokalni bilansi ........................................................................................................................... 4

1.3. Globalna klima ............................................................................................................................................ 4

1.4. Globalno zagrevanje ......................................................................................................... ........................... 5

2. POJAM ENERGIJE I ENERGIJSKI RESURSI ............................................ ..................................................... 6

2.1. Pojam i vrste energije .................................................................................................................................. 6

2.2. Energetski resursi......................................................................................................................................... 8

2.2.1. Fosilna goriva ....................................................................................................................................... 8

2.2.2. Ugalj ..................................................................................................................................................... 8

2.2.3. Rezerve uglja .......................................................................................... ............................................ 10 2.2.4. Nafta ................................................................................................................................................... 10

2.2.5. Osobine i sastav nafte ................................................................... ...................................................... 12

2.2.6. Prerada nafte ..................................................................................................... .................................. 13

2.2.7. Rafinacija nafte ......................................................... ........................................................... ............... 14

2.2.8. Destilacija sirove nafte ....................................................................................................................... 14

2.2.9. Prirodni gas i rafinerijski gas ........................................................ ...................................................... 17

2.3. Zagađenje okoline rafinerija ............................................................................................. ......................... 18

2.4. Uticaj rafinerija nafte na aerozagađenje .................................................................................................... 19

2.5. Zagađenje vodotoka ......................................................... ........................................................... ............... 20 3. ULOGA ENERGIJE U FUNKCIONISANJU DRUŠTVENIH, BIOLOŠKIH I INDUSTRIJSKIHSISTEMA ...................................................................................................... ........................................................... .. 21

3.1. Uloga energije u funkcionisanju društva ................................................................................................... 21

3.2. Ciljevi i mere razvojne energetske politike................................................................................................ 21

3.3. Energija potrebna za proizvodnju energije ................................................................................. ............... 22

3.4. Populacija i energija .................................................................................................................................. 23

3.5. Energetska politika i strategija ................................................... ........................................................... ..... 24

3.6. Prioriteti u razvoju energetike u zemljama u tranziciji ............................................................... ............... 25

3.7. Prioriteti energetskog razvoja kroz faze .................................................................................................... 26 3.8. Energetska snabdevenost .................................................................................................. ......................... 26

3.9. Energetska zavisnost ........................................................ ........................................................... ............... 27

3.10. Uvoz i izvoz energije ..................................................... ........................................................... ............... 27

3.11. Energetska politika u Srbiji...................................................................................................................... 27

3.11.1. Energetska zavisnost Srbije .................................................................. ............................................ 27

3.12. Energetska postrojenja u industriji........................................................................................................... 28

3.12.1. Energetski sistemi u industriji ..................................................... ...................................................... 28

3.12.2. Električna energija u industriji .................................................... ...................................................... 29

3.12.3. Kotlovsko postrojenje ........................................................................................................ ............... 29 3.12.4. Turbine.............................................................................................................................................. 30


3/146



|2|

3.12.5. Parni sistem ................................................... ........................................................... ......................... 30

3.12.6. Komprimovan vazduh ...................................................................................................................... 30

3.12.7. Rashladni sistem ..................................................... ........................................................... ............... 31

3.12.8. Kogeneracija ........................................................... ........................................................... ............... 31

4. ELEKTRANE ........................................................................................... ........................................................... .. 33 4.1. Termoelektrane ...................................................... ........................................................... ......................... 33

4.1.1. Princip rada termoelektrane .......................................................... ...................................................... 34

4.1.2. Kogeneracija ................................................... ........................................................... ......................... 35

4.1.3. Stanje u Srbiji ..................................................................................................................................... 36

4.1.4. Uticaj termoelektrana na životnu sredinu ...................................................................................... ..... 37

4.2. Hidroelektrane ........................................................................................................................................... 41

4.2.1. Tipovi hidroelektrana .......................................................... ........................................................... ..... 43

4.2.2. Uticaj hidroelektrana na okolinu ................................................... ...................................................... 44

4.3. Nuklearna postrojenja ...................................................... ........................................................... ............... 47 4.3.1. Radioaktivni raspad ................................................................................ ............................................ 47

4.3.2. Nuklearna energija .................................................... ........................................................... ............... 48

4.3.3. Primena nuklearne energije i radioaktivnih izotopa, posledice i zaštita ............................................. 49

4.3.4. Ekstrakcija urana iz ruda i priprema nuklearnog goriva ...................................................... ............... 50

4.3.5. Kontrolisana fisija ..................................................... ........................................................... ............... 51

4.3.6. Rasipanje neutrona, transformacija i fisija jezgra ...................................................... ......................... 51

4.3.7. Moderatori nuklearne reakcije ...................................................... ...................................................... 52

4.3.8. Regulacija lančanih reakcija apsorpcijom neutrona ................................................... ......................... 52

4.3.9. Nuklearno punjenje reaktora ......................................................... ...................................................... 53 4.3.10. Nuklearni reaktori .................................................................................................... ......................... 55

4.3.11. Pouzdanost opisanih vrsta nuklearnih reaktora ........................................................ ......................... 62

4.3.12. Izvori radioaktivnog zračenja i načini zaštite ................................................................................... 63

4.3.13. Zaštita od mogućnosti izlaska radioaktivnih supstancija iz reaktora ................................................ 64

4.3.14. Gorivi elementi i šipke sa nuklearnim gorivom ....................................................... ......................... 65

4.3.15. Reaktorski sud .................................................................................................................................. 66

4.3.16. Čišćenje zagađene vode i gasa .................................................... ...................................................... 66

4.3.17. Sigurnosni sud .................................................................................................................................. 67

4.3.18. Rad sistema za hlađenje u slučaju opasnosti ................................................... .................................. 68 5. RADIOAKTIVNI OTPAD .................... ............................................................ ................................................... 71

5.1. Vrste RAO (radioaktivnog otpada) ...................................................... ...................................................... 72

5.1.1. Nisko aktivni otpad ................................................... ........................................................... ............... 73

5.1.2. Srednje aktivni otpad .................................................................... ...................................................... 73

5.1.3. Visoko aktivni otpad ........................................................... ........................................................... ..... 74

5.2. Prečišćavanje srednje- i niskoaktivnih rastvora ....................................................... .................................. 75

5.3. Posledice rada nuklearnih postrojenja po biosferu i čoveka ...................................................................... 76

5.4. Detekcija radioaktivnog zračenja ......................................................... ...................................................... 79

5.4.1. Jonizaciona komora ................................................................................ ............................................ 79 5.4.2. Gajger-Milerov brojač ........................................................................................................................ 80


4/146



|3|

5.4.3. Scintilacioni brojač ................................................... ........................................................... ............... 81

5.4.4. Wilsonova komora .................................................... ........................................................... ............... 81

5.5. Akcidenti u nuklearnim postrojenjima................................................. ...................................................... 82

5.5.1. Najpoznatiji akcidenti u nuklearnim reaktorima ........................................................ ......................... 85

6. ENERGETSKA EFIKASNOST U GRAĐEVINARSTVU .................................................................... ............ 93 6.1. Modeli energetske efikasnosti ................................................................................................................... 93

6.1.1. Niskoenergetske zgrade ............................................................................................. ......................... 93

6.1.2. Bezenergetske zgrade ................................................................................................ ......................... 94

6.1.3. Pasivne zgrade ........................................................................................ ............................................ 94

6.1.4. Zgrade koje proizvode energiju .................................................... ...................................................... 94

6.2. Ekološka naselja ........................................................................................................................................ 95

6.3. Energetski-efikasno obnavljanje .......................................................... ...................................................... 95

6.4. Performanse u toku životnog ciklusa ................................................... ...................................................... 96

6.5. Smanjenja potrošnje energije pri projektovanju objekata ........................................................... ............... 96 6.5.1. O tehnologiji ..................................................................................................... .................................. 96

6.5.2. Oblast primene .......................................................... ........................................................... ............... 97

6.5.3. Mehanizmi očuvanja energije ........................................................................................................ ..... 97

6.5.4. Prednosti projektovanja smanjenja potrošnje energije u građevinarstvu ............................................ 97

6.6. Tipovi objekata ........................................................................................................ .................................. 99

6.6.1. Stambene zgrade ....................................................... ........................................................... ............... 99

6.6.2. Male nestambene zgrade ..................................................... ........................................................... ..... 99

6.6.3. Poslovne zgrade ................................................................................................ ................................ 100

6.6.4. Sudovi ................................................... ............................................................ ................................ 100 6.6.5. Bolnice .................................................. ............................................................ ................................ 100

6.6.6. Laboratorije ...................................................................................................................................... 101

6.6.7. Skladišta/prenošenje/popravka .................................................................................. ....................... 101

6.6.8. Kampusi .......................................................... ........................................................... ....................... 101

6.7. Integracija koncepta smanjenja potrošnje energije u projektantski proces .............................................. 102

6.8. Uštede energije ........................................................................................................................................ 109

6.8.1. Ostali uticaji .................................................... ........................................................... ....................... 110

6.8.2. Studije slučaja ........................................................... ........................................................... ............. 110

6.9. Budućnost tehnologije ...................................................................................................... ....................... 116 6.9.1. Razvoj tehnologije ............................................................................................ ................................ 116

6.9.2. Tehnološke perspektive .............................................................................. .......................................... 116

6.9.3. Resursi .............................................................................................................................................. 117

7. RAČUNSKI ZADACI .................................................................... ........................................................... .......... 118

7.1. Sagorevanje ............................................................................................................................................. 118

7.2. Zakon održanja mase, nuklearne reakcije, fuzija i fisija ................................................... ....................... 129

7.3. Atomska jezgra ...................................................... ........................................................... ....................... 141

8. LITERATURA............................................................ ........................................................... .............................. 145


5/146



|4|

1. FORMIRANJE ENERGETSKIH BILANSA

1.1. Zakon održanja energije i energetski bilansi

Kompletna energetika se zasniva na transformacijama različitih vidova energije. Pritome važi da je E=const., odnosno važi zakon održanja energije, koji tvrdi da u sistemu ukome je masa stalna energija se ne može ni generisati ni uništiti, već sam može preći iz

jednog oblika u drugi.Transformacija energije se u industriji i energetskim postrojenjima odvija

posredstvom mašina (toplotnih, električnih, nuklearnih…) uz vršenje rada, bilo onog koji sevrši nad sistemom, bilo onog koji sistem vrši, dakle u komunikaciji sistema i okoline.

Mogućnost transformacije i procesi vezani za komunikaciju sistema i okoline opisanisu I i II principom termodinamike.

Formiranje energetskih bilansa podrazumeva specifičnu ststistiku, koja za cilj ima jednostavno i pregledno prikazivanje izvora energije, energetske transformacije, energetsketokove, gubitke energije, odavanje energije, odnosno sve ono što opisuje energiju u tokuodigravanja procesa koji se želi prikazati. Energetski bilans treba da obezbedi jednostavnoodređivanje svih bitnih veličina, odnosno karakteristika posmatranog sistema.

1.2. Planetarni i lokalni bilansi

Čovekova aktivnost ima velik uticaj na delikatan bilans između količine sunčevetoplote, koja dospe do površine Zemlje i toplote koja se izrači nazad u svemir. Da bi se

shvatio kakav je uticaj čovekove aktivnost na globalno prenošenje toplote, mora se prethodnopoznavati unutrašnji mehanizam funkcionisanja klimatskog sistema Zemlje. Na Zemljipostoji život zbog odgovarajućeg rastojanja od Sunca i sastava atmosfere. Ipak, naša klima semože menjati i na taj način zapretiti da ugrozi stanje ravnoteže na Zemlji.

1.3. Globalna klima

Pod globalnom klimom se podrazumeva stanje klimatskih faktora određenih za celupovršinu Zemlje i usrednjenih u dugačkim vremenskim intervalima. Od svih klimatskihfaktora smatra se da je globalna prosečna temperatura faktor koji je najbolji za raćenjepromena klime i predviđanje budućih klimatskih promena, jer je ona najstabilniji klimatskiparametar. Period veremena po kojem se vrši usrednjavanje obično je decenija ili duživremenski interval.

Tipično je da se temperatura vazduha na površini Zemlje menja za oko 20°C izmeđudana i noći u nekoj posmatranoj oblasti. Usrednjavanjem po celoj površini Zemaljske kuglezapravo se eliminiše ova razlika, budući da je uvek isti procentualni deo Zemlje izložen udatom trenutku zračenju Sunca. Jednostavnije rečeno na jednoj polovini planete je dan, kada

je na drugoj polovini noć, tako da se efekti smene dana i noći u ovakvom usrednjavanjupraktično poništavaju. Prosečna globalna temperatura je stoga dobar reprezent ukupnesunčeve energije koja se apsorbuje od strane Zemlje.


6/146



|5|

Atmosfera, zemljišta i okeani imaju ogromni toplotni kapacitet, odnosno mogu dadeponuju velike količine energije. Iz tog razloga prosečna temperatura na Zemlji se održava ipored fluktuacija u količini energije koja dolazi do Zemlje ili fluktuacijama gubitaka energije.Ove fluktuacije posledica su Različitih uslova u Zemljinoj atmosferi, kretanja velikihvazdušnih masa, pojave oblaka i padavina.

Klimatska istraživanja bave se globalnom ravnotežom energije. Izvor energije naZemlji je Sunce. Apsorpcija solarne energije od strane Sunca, protok energije kroz tokove naZemlji, kao i vraćanje energije u svemir su procesi koji obuhvataju globalni transfer energije.

Istraživanja klime danas su zapravo usmerena na globalni bilans energije. Izvorenergije na Zemlji je Sunce. Sunce transfomiše energiju jezgara od kojih je sastavljeno, uprocesima nuklearne fuzije. Fuzija je proces spajanja lakših jezgara u teža, pri čemu seoslobađa velika količina energije. Osnovni proces fuzije koji se dešava na suncu jeste fuzija

jezgara vodonika u jezgra helijuma.

Ono što se pri razmatranju globalne klime podrazumeva jeste apsorpcija sunčeveenergije od strane Zemlje, protok energije kroz sisteme na Zemlji i emisija energije Zemljenazad u svemir. Međutim postoji veliki broj faktora koji utiču na transfere energije kako nalokalnom, tako i na globalnom nivou.

1.4. Globalno zagrevanje

Zemljina atmosfera prirodno funkcioniše kao staklena bašta. Ova pojava je posledicarazličite talasne dužine zračenja koje se apsorbuje i koje potiče od Sunca i ezračenja kojeodaje Zemlja. To omogućava postojanje optimalne temperature za život na Zemlji, odnosnozadržavanje potrebne količine toplote za funkcionisanje sistema u okviru životne sredine.

Pojava koja se naziva globalno zagrevanje predstavlja narušavanje prirodne ravnotežei zadržavanje veće količine toplote u Zemljinoj atmosferi, što za posledicu ima povećanjeprosečne temperature na Zemlji. Uzrok ovoj pojavi su različiti gasovi, koji imaju sposobnostpropuštanja talasnih dužina koje dolaze na Zemlju sa Sunca i zadržavanja zračenja koje seemituje sa Zemlje. Ovakvi gasovi su:

1. Ugljen-dioksid (CO2)2. Metan (CH4)3. Azotni oksidi4. CFC

Naučnici smatraju da udvostručavanje koncentracije ugljen-dioksida dovodi dopovećanja prosečne temperature na Zemlji od 0.6°C do 2.5°C i da će se dalje povećanjetemperature više osetiti na kopnu nego na okeanu. To će dalje dovesti do topljenja glečera idelova oblasti večitog leda, što će uzrokovati povećanje nivoa mora. Na slici 1.1. dat jegrafički prikaz predviđanja povećanja temperature na Zemlji.


7/146



|6|

Slika 1.1. Predviđ anja o promenama temperature u narednih 100 godina. Izvor: IPCC Third Assessment Report (2001)

2. POJAM ENERGIJE I ENERGIJSKI RESURSI

2.1. Pojam i vrste energije

Energija se definiše kao sposobnost nekog tela da vrši rad.

Jedinica energije u SI je 1 Džul (J).

Postoje različite vrste energije i svaka vrsta energije se u prisustvu materije možetransformisati iz jednog oblika u drugi.

Vrste energije, koje se javljaju u sistemima životne sredine su sledeće:

1. Hemijska energija, koju poseduju supstance u svojim atomima i molekulima i koja

se oslobađa prilikom odvijanja hemijskih reakcija.2. Električna energija, koju poseduju naelektrisana tela.3. Kinetička energija, koju tela poseduju usled kretanja.4. Toplotna energija, koju poseduje telo usled kretanja njegovih atoma i molekula (ona

je zapravo jedan oblik kinetičke energije).5. Potencijalna energija, koju telo poseduje usled svog položaja u odnosu na neko

drugo telo.6. Nuklearna energija, koja se nalazi u jezgima atoma.

Svi oblici energije se mogu podeli na prirodne i korisne oblike energije.

Kao prirodni oblici energije mogu se javiti:


8/146



|7|

• Energija Sunčevog zračenja• Energija goriva• Energija hrane• Energija vodotokova• Energija vetra•

Energija morskih struja i talasa• Energija plime i oseke• Energija nuklearnih goriva• Energija termalnih izvora• Geotermalna energija• Energija vulkana

Oblici energije koji koriste potrošači nazivaju se korisni oblici energije. To su:

•

Toplotna energija• Mehanička energija• Električna energija energija• Svetlosna energija

Prirodni oblici energije se vrlo retko mogu koristiti bez posebnih transformacija kaokorisni oblici energije, a često se dešava da se transformacija jednog oblika energije u drugimora izvršiti više puta da bi se dobio korisan oblik energije.

Direktno se mogu koristiti samo Sunčeva toplota, toplota termalnih izvora igeotermalna toplota, dok se svi ostali oblici energije mogu koristiti tek posle transformacije.Budući da su prirodni oblici energije međusobno različiti biće različiti i načini njihovetransformacije u korisne oblike energije. Najčešći rezultat tih transformacija je električnaenergija (koja se dalje pretvara u korisne oblike) ili mehanička energija kao koristan oblikenergije.

Koa što je već rečeno, transformacije energije u okviru nekog sistema određene supomoću prva dva zakona termodinamike.

I zakon termodinamike: U sistemu u kome je masa stalna, energija se ne može nistvoriti ni uništiti; ona se može samo transformisati iz jednog oblika u drugi.

II zakon termodinamike: Ukupna dovedena energija nekom sistemu troši se naizvršeni rad i povećanje unutrašnje energije sistema.

Moguće je odrediti energijske bilanse za mnoge, pogotovo sisteme u životnoj sredini.Proučavanje načina na koji neki sistem dobija, deponuje, koristi i otpušta energiju, dajemnogo informacija o tome kako posmatrani sistem funkcioniše i kako su komponente sistemameđusobno povezane. Određivanje kako se u konkretnom sistemu menja energija u tokuvremena, predstavlja važan korak u određivanju stabilnosti i promena datog sistema.


9/146



|8|

2.2. Energetski resursi

2.2.1. Fosilna goriva

Fosilna goriva su, ako se uzme u obzir njihova upotrebljivost sa stanovišta čoveka,

verovatno najvredniji resurs na planeti. Moderno društvo bi bilo nemoguće zamisliti bezfosilnih goriva, jer ono zavisi od nijh kao glavnih izvora energije.

Fosilna goriva spadaju u neobnovljive izvore energije, zato što ih čovek troši mnogobrže nego što se ona prirodno formiraju i nema sumnje da će jednog dana ove vrste gorivanestati. Zamena za fosilna goriva i alternativni izvori energije se svakodnevno traže irazvijaju. Ovo predstavlja jedan od najurgentnijih zadataka, jer se alternativa za fosilnagoriva mora pronaći pre no što fosilnih goriva nestane, ili čak pre no što fosilna goriva budupostojala u toliko maloj količini da će njihova cena biti izuzetno visoka, a fosilna gorivasamim tim ne budu više glavni izvor energije.

Najvažnija fosilna goriva su:• Ugalj• Nafta• Prirodni gas

Fosilna goriva nastaju razlaganjem i sjedinjavanjem ostataka biljaka, koje su živelepre oko milijardu godina. Ona su poznata i kao karbonska ili hidrokarbonska goriva, jer subazirana na organskim elementima, uz sadržaj ugljenika i vodonika. Upotrebom fosilnihgoriva uzrokuju se problemi u okviru životne sredine, od kojih su neki veoma značajni iresprostranjeni i sa pravom se mogu smatrati problemima svetskih razmera.

2.2.2. Ugalj

Ugalj obuhvata tri osnovne podvrste:• mrke ugljeve• kameni ugalj• antracit

Mrki ugljevi su postali ugljenisanjem biljaka ispod zemlje pod pritiskom i bezdovoljno kiseonika i predstavljaju smešu huminskih kiselina, njihovih soli, anhidrida kiselinai bitumena.

Mrki ugljevi se dele prema ishodnoj materiji na:• humusne• sapropel• voštane mrke ugljeve.

Humusni ugljevi su nastali raspadanjem biljnih materija u toku procesa ugljenisanja.U humusne ugljeve spadaju ligniti, obični mrki ugljevi, zemljasti mrki ugljevi i sjajni mrkiugljevi.

Sapropel ugljevi nastali su transformacijom organskog mulja i dele se na listasti mrkiugalj, glibne mrke ugljeve i gagate.


10/146



|9|

Voštani mrki ugljevi nastali su iz smolastih i voštanih materija, koje su bile sadržane

u biljkama koje su ishodne materije ugljeva. Ovi ugljevi se dele na humusno-voštane mrkeugljeve i piropizite.

Kameni ugljevi su najbolja i najstarija vrsta ugljeva. Kameni ugalj nosi ovaj nazivzbog spoljašnjeg izgleda.

Delimo ga na nekoliko podvrsta s obzirom na sadržaj isparljivih materija i osobinekoksovanja. Prema sadržaju ugljenika možemo podeliti kamene ugljeve na:

• Suvi ugalj - 75% do 80% C• Masni ugalj - 80% do 90% C• Mršavi ugalj - 90% do 93% C• Antracit - 93% do 95% C

Suvi kameni ugljevi nazivaju se još i peščani. Oni su geološki najmlađi, pa imajunajviše isparljivih materija. Koks ovih ugljeva je mek.

Dugoplameni ugalj je vrsta suvog kamenog uglja, koji se upotrebljava za potpalugeneratora, keramičke peći, simensove peći, gasogeneratore i u svim granama industrije gdese traži dugačak plamen.

Masni kameni ugljevi imaju veliki sadržaj ugljenika u isparljivim materijama. Koksovih ugljeva je čvrst i kvalitetan. Ovi ugljevi obuhvataju: masne dugoplamene ili gasneugljeve, kratkoplamene ili koksne ugljeve, masne kovačke, polumasne i posne ugljeve.

Dugoplameni ili gasni ugalj služi za proizvodnju svetlećeg gasa i pri tome daje 60%koksa, koji se upotrebljava kao gorivo u domaćinstvima, u industriji stakla, ciglarskimpećima i u gasogeneratorima. Koks dobijen od ovog uglja je srednje tvrdoće.

Kratkoplameni ili koksni ugljevi sporo sagorevaju, imaju veliku sposobnostproizvodnje pare. Upotrebljavaju se u domaćinstvu, u industrijama gde je potreban nagliporast proizvodnje pare (šećerane). Ovi ugljevi daju preko 75% koksa. Boja im je svetlo crna.

Kovački masni ugljevi služe kao gorivo za kovačke vatre, za proizvodnjumetalurškog koksa, u industriji stakla, hemijskoj industriji, rafinerijama nafte itd.

Polumasni dobro sagorevaju, daju dugotrajan plamen, proizvodeći veliku količinutoplote. Upotrebljavaju se za parne kotlove i u domaćinstvu.

Posni gore bez dima. Upotrebljavaju se za ložišta sa jakom promajom, nalokomotivama i brodovima. Ovi ugljevi se mešaju sa kamenim ugljevima, a upotrebljavaju sei samostalno za loženje u domaćinstvu.

Mršavi, antracitni ugljevi gore sa prilično kratkim plamenom. Upotrebljavaju seuglavnom u kombinaciji sa drugim ugljevima i to tamo gde je potrebno sporo i dugotrajnozagrevanje.

Antracit spada u kamene ugljeve no s obzirom na njegova specifične osobine mogućega je i odvojeno posmatrati kao posebnu vrstu uglja. On predstavlja kompaktnu organsku


11/146


12/146



|11|

U procesu istraživanja mogu nastati slobodne erupcije fluida (nafta, srirodni gas,gasoviti ugljovodonici, ugljenmonoksid, sumpordioksid, slana voda i sl.). Izliveni gasovi itečni fluidi imaju uticaja na okolinu, jer zagađuju zemlju, vazduh, vodu, te ugrožavju biljniživotinjskr svet. Stalno prisustvo sumpordioksida (SO2) i ugljendioksida (CO2) u manjim ilivećim količinama uz visoke pritiske i prisustvo slane vode čine sredinu agresivnom. Zbog

toga se koriste posebne mere zaštite i specijalni konstrukcioni materijali. Prilikomeksploatacije nafte dolazi do zagađivanja vazduha, jer su vrlo često u produktima sagorevanjagasa u bakljama prisutni CO2 i H2S. Veoma često dolazi do zagađenja vode ukoliko seproizvedena voda zajedno sa naftom nekontrolisano ispušta u vodotoke.

Nalazišta nafte, u manjim ili većim količinama, su vrlo dobro rasprostranjena na svimdelovima naše planete. Izmešana sa naslagama soli, nafta često izbija slobodno na površinuili se probija kroz pukotine stena. Gasovi koji se razvijaju iz nafte su pod velikim pritiskom,te pri bušenju nafta izbija u vrlo jakim mlazevima.

Nafta se nalazi na raznim dubinama, a može je biti i u više slojeva, koji se nalaze jedan iznad drugog. Današnje bušotine nafte prelaze i 5000m dubine.

Nafta je danas primarno fosilno gorivo u svetu i poznate rezerve nafte se brzo

iscrpljuju. Sirova nafta, gusta zeleno-braon zapaljiva tečnost, nalazi se u zemlji i koristi se zadobijanje čitavog niza vrednih proizvoda-derivata nafte. U naftne derivate ubrajaju se:benzini, kerozini, dizel goriva, mazuti, ulja, maziva itd. Sama sirova nafta, tj. nafta dobijenaneposredno iz zemlje retko se upotrebljava kao gorivo.Prerada sirove nafte deli se uglavnom na tri postupka:

• Čišćenje nafte od nečistoća i vode• Prerada nafte i njenih produkata• Rafiniranje ( prečišćavanja gotovih produkata)

U preradu nafte i njenih produkata spadaju procesi: destilacije, krekovanja, pirolize,

hidriranja i polimerizacije.Proces prerade nafte, kojim se dolazi do ovih proizvoda vrši se u postrojenjima, koja

se nazivaju rafinerije.

Oko dve trećine poznatih rezervi svetske nafte, koju je isplativo iskoristiti, nalazi sena podruć ju Bliskog Istoka. Procena je da će do sada poznate količine raspoložive nafte, uzupotrebu trenutno raspoložive tehnologije, biti iscrpene za oko 80 godina, pa se zbog togaočekuje postepen pad ukupne proizvodnje nafte u svetu, počev od 2000. godine. Od 1970nove tehnologije su omogućile eksploataciju sa naftnih polja, kojase nalaze na dnu mora(oblast Severnog mora), kao i iz oblasti pod večitim ledom na severu Aljaske.

Najveće nalazište nafte na područ ju zapadne Evrope nalazi se na područ ju Dorseta, uEngleskoj, 1973 i od tada se koristi, iako se u toj oblasti nalazi i najznačajniji prirodnirezervat u U.K.

Na slici 2.2. su prikazane svetske rezerve nafte.


13/146



|12|

Slika 2.2. Svetske rezerve nafte.

Eksploatacija i korišćenje nafte ima mnoge posledice po životnu okolinu. Sagorevanjebenzina predstavlja jedan od osnovnih izvora zagađenja vazduha, a transportovanje nafte,koje se uvek vrši velikim tankerima, morskim putevima, uzrokovalo je nekoliko najvećihekoloških katastrofa. Najpoznatiji primeri izlivanja nafte u more su izlivanje 1967. u

jugozapadnoj Engleskoj, 1989. u oblastima Aljaske i 1992. u okolini severne Škotske.

Nafta se, u celini gledano, slabo rastvara u vodi. Možese smatrati da nafta i vodaobrazuju uzajamno nerastvorne i nemešljive tečnosti. Iz tog razloga, prilikom izlivanja nafte,dolazi do formiranja naftne mrlje, koja predstavlja najprisutniji oblik nalaženja nafte kaozagađujuće supstance.

Naftne mrlje se nikada ne razlivaju do monomolekulskog sloja. Eksperimentalno jeutvrđeno da je minimalna debljina ove specifične naftne opne 0.15µm.

Rasprostinjanje naftne mrlje po površini okeana odvija se pomoću dva procesa. prvi jeprenos mrlje kao celine, dejstvom vetra, morskih struja i površinskih talasa. Drugi je njeno

razlivanje po mirnoj površini, što dovodi do povećanja površine mrlje, srazmerno vremenuproteklom od izlivanja.

2.2.5. Osobine i sastav nafte

Osobine sirove nafte (kako fizičke tako i hemijske) variraju zavisno od izvorišta.Nafta i njeni derivati sastoje se uglavnom od ugljovodonika (90%-95%), dok ostatak (5%-10%) čine jedinjenja sumpora, azota i nekih metala. Ugljovodonici koji ulaze u sastav naftemogu biti zasićeni, kao što su: parafin i naften, ili nezasićeni, kao: olefin, diolefin i aromat. Upojedinim vrstama nafte preovlađuje jedna od ovih grupa ugljovodonika, koja je onda osnovate nafte.U sirovoj nafti su obično prisutne i naftenske kiseline, kompleksna azotna jedinjenja,

merkaptani-sumporna jedinjenja, smolaste i bitumenske supstance.


14/146



|13|

Količina pojedinih jedinjenja prisutnih u sirovoj nafti zavisi od izvorišta nafte, te senjihovo prisustvo korisit kao osnova za klasifikaciju sirove nafte na: parafinsku, mešanu ibitumensku.

Sirova nafta može sadržavati pored rastvorenih gasova i rastvorene čvrste materije ikoloidne suspenzije. Prema jednoj od definicija, prema standardu ASTM-288 to je prirodna

smeša u kojoj preovladavaju ugljovodonici i to jedinjenja sumpora, azota i/ili kiseonika, kojase izdvaja iz dubine zemlje u tečnom stanju. Sirovu naftu prate obično i različite količinesupstanci kao što su voda, neorganske supstance i gasovi.

Uobičajeni sastav sirove nafte prikazan je u Tabeli 2.1.

Tabela 2.1. Sastav sirove nafte u težinskim procentima:Ugljenik, C 83,9-86,8%Vodonik H 11,4-14,0%Sumpor, S 0,06-8,00%Azot, N 0,11-1,70%Kiseonik, O 0,5%Metali(Fe, Ni, V, i dr.)

0,03%

2.2.6. Prerada nafte

Smatra se da je prerada nafte počela 1859. godine sa Drejkovim otkrićem.Intenzivnija eksploatacija nafte je počela u periodu I svetskog rata na nekoliko naftnih polja,a svoj puni razvoj doživljava nakon II svetskog rata i u sedamdesetim godinama 20. veka. U

naftnom izvorištu su prisutna sva tri fluida koji su raspoređeni prema veličini specifičnetežine i to: zona gasa, naftna zona i zona vode. U fazi prerade nafte iz bušotine odvija seproces degradacije i dehidracije. U prvoj operaciji dolazi do oslobađanja gasa, gde seodvajaju manje isparljive komponente i gas šalje za komercijalnu upotrebu, a odvojene tečnekomponente predstavljaju benzin. Druga operacija se odvija u svrhu eliminacije vode, kao ineorganskih soli koje su rastvorljive u vodi, koje u slučaju da ostanu u nafti uzrokuju ozbiljnekorozione probleme u toku procesa rafinacije.

Preradom nafte u rafinerijama dobiva se širok spektar naftnih goriva, maziva, ulja,bitumena i voskova. Sirova nafta se može preraditi na više načina a rafinacijom se dobijajuproizvodi na najekonomičniji način.

Sirova nafta jednostavno sagoreva i može se postaviti pitanje zašto se kao takva nekoristi bez dodatnog troška za rafinaciju. Za to postoje četiri razloga:• Benzinski motor radi na specijalno rafinisano gorivo i ne ide na naftni pogon.• Gotovo sve sirove nafte sadrže ugljovodonike niske tačke isparavanja što uslovljava

njihovu zapaljivost koja otežava čuvanje i rukovanje.• Sve zemlje imaju zakone koji regulišu transport nafte, prijem i skladišta za naftu.

Restrikcija prema pomenutim zakonima ne obuhvata nafte koje imaju tačku zapaljenjaiznad 65°C, a ta tačka se postiže uklanjanjem isparljivih materija.

• Sirove nafte toliko variraju u osobinama da bi bez procesa rafinacije bilo nemogućeda se dobije gorivo željenog kvaliteta.


15/146



|14|

2.2.7. Rafinacija nafte

Prerada sirove nafte se vrši u rafinerijama i to manjim, kapaciteta oko 40.000 t/dan.Većina rafinerija primaju sirovu naftu tankerima, morem ili cevovodima. Komercijalnitankeri za prevoz nafte imaju kapacitet do 300.000 tona.

Rafinerije se odlikuju po broju i kompleksnosti procesa koje obuhvataju, kao iprodukata koje proizvode. Jednostavne rafinerije proizvode benzin, dizel gorivo i teškogorivo. Sirova nafta se destiluje u gasovite ugljovodonike koji se spaljuju u rafinacijskogorivo, benzin, naftu, dizel gorivo i teško gorivo.

2.2.8. Destilacija sirove nafte

Sirova nafta se sastoji od mešavine ugljovodonika. U destilacionim kolonama se vrširazdvajanje pojedinih frakcija na različitim temperaturama. Na temperaturama 30°-150°Cizdvaja se benzinska frakcija, koja predstavlja smešu ugljovodonika sa 4-12 ugljenikovih

atoma. Ugljovodonici koji su sadržani u benzinu su parafini, olefini i aromati.

Primarna separacija frakcija iz sirove nafte se izvodi kontinualnom destilacijom naatmosferskom pritisku.

Na slici 2.3. dat je prikaz jednostepene destilacije sirove nafte i produkata destilacije.Na temperaturama od 150°-230°C se izdvaja kerozinska frakcija, a u opsegu

temperatura 230°-340°C gasno ulje i na temperaturama preko 340°C se izdvaja destilatnogorivo i ostatak.

Pored jednostepene destilacije postoje trostepena postrojenja sa poboljšanimodvajanjem frakcija. Primenom vakuum-destilacije izdvajaju se frakcije i sa tačkamaključanja do 550°C na atmosferskom pritisku.

Teški destilat se koristi kao osnov za dobijanje mazivih ulja, a ostatak za izradubitumena, mazuta i u druge industrijske svrhe.

Frakcije sirove nafte imaju primenu kao pogonsko gorivo tj. sagorevanjem ukotlovima proizvodi se toplota koja služi za proizvodnju pare i vrele vode i, daljimtransformacijama, električne energije.

Kotlovi koji koriste tečna goriva su čelične konstrukcije kao i kotlovi na ugalj s tim

što je rešenje ložišta podešeno za tečno gorivo. Tečno gorivo se raspršuje u ložištu pomoćugorionika i sagoreva sa vazduhom. U pogledu zagadenja okoline ovi kotlovi imaju prednost uodnosu na kotlove na čvrsta goriva.


16/146



|15|

Slika 2.3. Jednostepena destilacija sirove nafte, Izvor: M. Đonlagić: Energija i okolina

Slika 2.4. Blok-šema jednostavne rafinerije, Izvor: M. Đonlagić: Energija i okolina


17/146



|16|

Benzinska frakcija sa niskom tačkom isparavanja se podvrgava dodatnom hemijskom

tretmanu. Frakcija nafte ima veoma nizak oktanski broj, do 40, u odnosu na potrebe tržištakoje iziskuju vrednost oktanskog broja od oko 90. Takva frakcija se podvrgava katalitičkojreform-obradi i na taj način postigne oktanski broj oko 100. Ova frakcija se potom meša sa

isparljivom benzinskom frakcijom i dobija benzin sa poželjnim sadržajem isparljivihsastojaka i sa visokom vriednošću oktanskog broja. Jednostavno postrojenje rafinerije sesastoji iz destilacione jedinice sirove nafte, jedinice za omekšavanje benzina i katalitičkereform-jedinice, kao što je prikazano na slici 2.4.

Ovakve rafinerije imaju kapacitet prerade sirove nafte od 2000 do 4000 tona sirovenafte dnevno.

Sledeći stepen prerade je jedinica za desulfuraciju dizel-goriva. Kod kompleksnijihrafinerija se vrši likverifikacija gasova propana, butana i kerozina.

Veće, kompleksnije rafinerije imaju veći broj kompleksnih procesnih jedinica kao štosu:

• vakuum destilacija za dobijanje teških destilata za katalitički kreking ili hidrokrekingili proizvodnju mazivih ulja i dobijanje ostataka za dalju destilaciju i dobijanjebitumena,

• hidrokreking jedinica za dizel-gorivo i gorivo sa niskim sadržajem sumpora,• katalitički kreking za proizvodnju gasa za likverifikacija, olefinskih ugljovodonika i

visoko čisti benzin,• ekstrakcija rastvaračima za rafinaciju kerozina,• postrojenje za vosak i odvajanje voska iz nafte i prečišćavanje voska.


18/146



|17|

2.2.9. Prirodni gas i rafinerijski gas

Prirodni gas

Prirodni gas predstavlja mešavinu gasova, koji se nalaze između slojeva zemljišta. Onnastaje u procesu stvaranja nafte, te se često i nalazi uz nalazišta nafte. Najzastupljeniji gas uprirodnom gasu je metan CH4, dok ostale primese čine CO2, H, O i N.

Prirodni gas se upotrebljava za dobijanje benzina i dobijanje tzv. “tečnih gasova”, kaošto su: propan, butan, propilen i butilen, koji služe kao motorna goriva. Ova vrsta fosilnoggoriva je veoma čisto i primenljivo gorivo, tako da čini veoma značajan izvor energije unekim zemljama. Prmera radi, Sjedinjene Američke Države obezbeđuju trećinu ukupnopotrebne energije iz prirodnog gasa.

Najveće rezerve prirodnog gasa nalaze se u Severnoj Americi i Bliskom Istoku (oko40%), kao i na prostorima bivšeg SSSR-a (takođe oko 40%).

Na slici 2.4. je data procentualna preraspodela svetskih rezervi prirodnog gasa.

Slika 2.4. Preraspodela svetskih rezervi prirodnog gasa

Prirodni gas je relativno čist i ima primenu u domaćinstvu kao i u industriji. Oko 33%primarne energije prirodnog gasa se koristi za proizvodnju elektroenergije u zemljama kojeimaju na raspolaganju dovoljnu količinu gasa. Sastav prirodnog gasa koji se izdvaja saeksploatacijom nafte ili nastaje u procesu prerade nafte varira, od čistog vodonika dougljovodonika, koji su delimično u parnom stanju na sobnoj temperaturi i atmosferskompritisku. Ovi gasovi nastaju eksploatacijom sirove nafte ili proizvodnjom gasovitih goriva uprocesu prerade nafte ili naftinih derivata u rafinerijama. Ovi gasovi se nazivaju »prirodnigas« koji se dijeli na »suvi gas« i prateće rafinerijske gasove, propan i butan, što se običnonaziva tečni petrolej gas (liquefied petroleum gas, LPG). Značaj prirodnog gasa kao goriva udomaćinstvu i industriji je veliki.

Najveće rezerve prirodnog gasa su u Rusiji i Severnoj Americi.


19/146



|18|

Sastav suvog prirodnog gasa varira, ali preovladava sadržaj metana uz određenukoličinu etana i azota, ugljendioksida, ponekad helijuma, a prateći rafinerijski gas sadržiznatne količine propana, butana i pentana, koje se moraju odstraniti iz gasa, jer bi usuprotnom došlo do stvaranja čvrstih hidratnih spojeva na niskim temperaturama.

Druge nečistoće koje su prisutne u suvom i pratećem rafinerijskom gasu su ugljen-dioksid, vodonik-sulfid i vodena para. Procesom prečišćavanja uklanjaju se ove materije izgasa.

Pošto su nalazišta prirodnog gasa znatno udaljena od mesta potrošnje, došlo je dorazvoja uređaja za prenos gasa. Ovaj prenos se ostvaruje gasovodima pod pritiskom, a uzveoma razvijene kontrole protoka na radnim pritiscima. Ovakve mreže daljinskog transportagasa su izvedene u Sjevernoj Americi, Rusiji, Zapadnoj i bivšoj Istočnoj Evropi. U posljednjevrieme se izvodi likverifikacija gasa i transport takvog tečnog prirodnog gasa (LiquefiedNatural Gas - LNG) korištenjem tankera, železnice ili cisterni.

Rafinerijski gasovi

Prerada sirove nafte u rafineriji obuhvata primarnu destilaciju ugljo-vodonične smešešto rezultuje odvajanjem frakcija po broju C-atoma, isparljivosti, specifične gustine i drugihkarakteristika. Najlakše isparljiva frakcija, koja sadrži većinu gasova koji su bili rastvoreni usirovoj nafti, sastoji se iz ugljovodonika - od metana do butana - ili ponekada do izopentana.Ovakav gas varira u sastavu zavisno od porekla sirove nafte. Pored gasova dobijenihdestilacijom sirove nafte, gasoviti produkti se dobijaju u daljem toku procesiranja nafte isrednjeg destilata u fazi proizvodnje benzina, kao i u procesu desulfuracije nafte i destilata.Gasni produkti se dobijaju u procesu daljnje termičke i kreking obrade gdje se dobijaju etilen,propilen, izobutan i dr. Ovako dobijen gas se mora prečistiti, što podrazumeva uklanjanjevodoniksulfida i merkaptana adeorpcijom u rastvaračima.

Pored primene u domaćinstvu, gasovi iz rafinerije su našli široku primenu u hemijskojindustriji za proizvodnju amonijaka, metanola i sintetičkih ugljovodonika.

Prednosti gasovitih goriva su sledeće:• jednostavna kontrola sagorevanja u gorionicima• brzo paljenje• dobro mešanje goriva i oksidansa• jednostavnost gorionika (nije neophodna pumpa za gorivo)• čisti gasovi iz procesa sagorevanja

Ovi gasovi se mogu spaljivati u velikom broju standardnih gasnih gorionika. Pogodnekarakteristike sagorevanja kao i pogodnosti korišćenja gasova u odnosu na tečna goriva, kaošto je čistoća kod sagorievanja, odsustvo rezervoara goriva i jeftina oprema za sagorevanje,imalo je za rezultat povećanje korišćenja ovih goriva.

2.3. Zagađenje okoline rafinerija

Osnovni rizik za okolinu u blizini rafinerija je mogućnost izbijanja požara. Visokitroškovi postrojenja za proizvodnju nafte su uglavnom i zbog sigurnosne opreme i poštovanjarestriktivnih zakonskih normi u cilju zaštite. Pored vatre postoji mogućnost pojave eksplozija.Svi ugljovodonici sa tačkom ključanja ispod 250°C postoje u gasovitom stanju i njihove pareu smeši sa vazduhom čine eksplozivne smeše u prisustvu izvora vatre ili varnice. Ovakve


20/146


21/146



|20|

2.5. Zagađenje vodotoka

Zagađenje vodenih tokova zavisi od koncentracije efluenata i od brzine proticanjavodotoka. Voda ili efluenti iz rafinerije moraju biti bez sadržaja nafte (što znači ispod 20 ili

30 delova nafte na milion delova vode ili čak u nekim slučajevima 5 delova na milion delovavode). Ovakvi standardi podrazumevaju primenu skupih postrojenja za tretman efluenata.Otpadne hemikalije iz procesa rafinacije nisu toksične, već je glavni problem njihova brzaoksidacija i oduzimanje kiseonika iz vode, što uslovljava umiranje životinjskog sveta.Smanjenje koncentracije kiseonika sprečava i bakterijsku oksidaciju otpadnih organskihmaterija, što predstavlja proces samoprečišćavanja. Rafinerijski efluenti moraju biti ohlađenida ne podignu temperaturu recipijenta. Iz ovih razloga se rafinerijskim efluentima kontrolišetemperatura, sadržaj nafte i biološki potreban kiseonik (BPK),, koji predstavlja meru do kojeće opasti sadržaj kiseonika prijemom efluenta.

Odvajanje nafte iz otpadne vode je neophodan proces u svakoj rafineriji i ta oprema

predstavlja znatna ulaganja. Nafta je uvek prisutna u rafinerijskim efluentima i verovatnoćacurenja nafte je uvek velika. Separatori nafte se koriste za izdvajanje pomoću hemijskih

jedinjenja. Ukoliko efluent ima visoku vrednost biološki potrebnog kiseonika, neohodno je dase postavi postrojenje za tretman efluenta, što je slučaj kod prisustva fenola.


22/146



|21|

3. ULOGA ENERGIJE U FUNKCIONISANJU DRUŠTVENIH, BIOLOŠKIH I INDUSTRIJSKIH SISTEMA

3.1. Uloga energije u funkcionisanju društva

Snabdeavanje energijom preduslov je napredka svakog društva, bilo u smisluprivrednog napredka ili standarda stanovništva. Energetska privreda predstavlja značajnugranu privrede, koja je u stalnoj ekspanziji zbog neprestanog povećanja potreba zaproizvodnjom energije. Nedovoljan razvoj energetike odnosno takoav razvoj koji ne pratipotrebe celokupne potražnje energije, može predstavljati ozbiljan ograničavajući faktorrazvoja privrede, dovesti do poremećaja u prizvodnji, pa samim tim i do znatnih gubitaka.

Sa druge strane razvoj nauke i tehnike, kao i napredak tehnologije doveli su do

mogućnosti korišćenja novih oblika energije, boljeg iskorišćenja konvencionalnih oblikaenergije, kao i manjh gubitaka prilikom procesa transformacije prirodnih vrsta energije ukorisnu energiju.

Izbor optimalne strukture eksploatacije prirodnih resursa i transformacije energijezavise od niza faktora. Na prvom mestu ona zavisi od prirodnih potencijala zemlje, od vrsteprirodnih oblika energije sa kojima dato područ je raspolaže i od oblika korisne energije zakojima postoji potreba. Značajan faktor predstavljaju i potrebna investiranja za ostvarivanjecelokupnog procesa proizvodnje energije, kao i krajnja cena energije. Veliku ulogu ima ilokacija postrojenja za prizvodnju energije, kao i lokacija potrošača, koji impliciraju potrebneoblike transporta, odgovarajuće troškove i slično.

Uticaj proizvodnje energije, eksploatacije prirodnih energetskih resursa, distribucijakorisnih oblika energije do potrošača, kao i sama potrošnja energije imaju veliki uticaj i naživotnu sredinu. Termičko opterećenje okoline, zagađenje atmosfere produktima sagorevanjaiz energetkih postrojenja, menjanje karakteristika zemljišta, vodnih tokova i prirodnihekosistema usled eksploatacije prirodnih resursa samo su neke od manifestacija ugrožavanjaživotne sredine.

3.2. Ciljevi i mere razvojne energetske politike

Uopšteno bi se moglo reći da bi osnovni ciljevi energetske politike trebali biti:1.

Pokrivanje potreba za energijom2. Sigurnost snabdevanja potrošača energijom3. Postizanje minimalnih troškova4. Usklađivanje razvoja energetike s razvojem ostale privrede5. Unapređivanje opšteg privrednog razvoja6. Racionalna potrošnja i štednja energije

Pokrivanje potreba za energijom može se jednostavno interpretirati kao preduslovrasta ukupne privrede. U današnjim uslovima industrijske proizvodnje i intenzivnog razvojasaobraćaja, nemoguće je zamisliti postojanje i normalno funkcionisanje života bez osiguranja

dovoljnih i odgovarajućih količina energije.


23/146



|22|

Problem sigurnosti snabdevanja potrošača energijom je u uskoj vezi sa ciljevimapodmirenja energetskih potreba i postizanju minimalnih troškova, a naročito je izražen kada

je u pitanju snabdevanje potrošača električnom energijom. Povećanje sigurnosti snabdevanjapotrošača energijom može se ostvariti povećanom izgradnjom termoelektrana ilikombinovanih elektro-energetskih sistema. Treba imati u vidu da najčešće nije optimalno

izgraditi takav elektroenergetski sistem koji potrošačima obezbeđuje 100% sigurnostiisporuke električne energije. Naime, kada se postigne relativno visoka sigurnost usnabdevanju potrošača električnom energijom, dalje povećanje stepena sigurnosti zahtevavelika finansijska ulaganja u izgradnju elektroenergetskih objekata, a stepen rasta sigurnosti

je relativno mali. Smatra se da je najpovoljnija energetska struktura postignuta onda kada jeostvareno snabdevanje potrošača takvim prirodnim oblicima energije, kada postoje takvetransformacije energije i takvi korisni oblici energije da su ukupni troškovi energijeminimalni. U ukupne troškove energije pored troškova izgradnje energetskih postrojenja iproizvodnje korisnih oblika energije spadaju i troškovi transporta prirodnih oblika energije dopostrojenja za transformaciju kao i troškovi transporta energije do potrošača.

Lokacija postrojenja za proizvodnju korisnih oblika energije u mnogome zavisi odraspoloživosti prirodnim oblicima energije, njihovih nalazišta i područ ja potrošnje. Uvek semora odabrati lokacija koja je tehnički moguća i ekonomski opravdana.

Stalni porast potreba za energijom zahteva i stalno intenzivna ulaganja u energetskuprivredu. Investicije u energetsku privredu čine znatan deo ukupnih privrednih investicija, acene energije znatno utiču na cenu svih proizvoda, odnosno troškove proizvodnje praktičkisvih privrednih grana.

Racionalna potrošnja i štednja energije logičan su cilj svakog društva, koji priozilaziiz poznavanja svih prethodno navedenih činjenica. Visoka cena energije kao prizvoda, velikaulaganja u energetska postrojenja i stalno povećanje potreba za energijom samo su neki odrazloga za racionalnu potrošnju, a u sredinama kao što je naša gde je energetska privreda imačesto veoma velikih poteškoća u snabdevanju potrošača potrebnim količinama energije,značaj racionalne potrošnje i štednje energije je još veći.

3.3. Energija potrebna za proizvodnju energije

Kada se govori o energiji potrebnoj za proizvodnju energije najčešće se misli samo naneposrednu potrošnju energije u posmatranom procesu, odnosno smatra se da je u tomprocesu utrošena energija jednaka potrošnji za pogon uređaja i postrojenja koja vrše

posmatranu eksploataciju. To znači da se posmatra samo neposredno utrošena energija za tajproces, što svakako ne daje realnu sliku o ukupno potrebnoj energiji za proizvodnju energije.Za realno sagledavanje i proračun »potrošnje energije za energiju« potrebno je u razmatranjeuključiti:

1. Neposrednu potrošnju energije u samom procesu,2. potrošnju energije za proizvodnju i transport energenata koji se u tom procesu

upotrebljavaju,3. energiju utrošenu za proizvodnju uređaja, opreme i objekata koji se u tom procesu

koriste,4. energiju utrošenu za proizvodnju uređaja s kojima su napravljeni oprema i uređaji za

posmatrani objekat.


24/146



|23|

Iz navedenog se može zaključiti da je izračunavanje ukupne potrebne energije zaproizvodnju energije veoma kompleksan i obiman posao. Uobičajeno je da se veliki brojfaktora koje bi trebalo uračunati zanemaruje radi pojednostavljenja samog postupkaizračunavanja i uostalom nemogućnosti da se baš svaki utrošak energije za dati procesproizvodnje uzme u obzir. Iz tog razloga treba biti svestan da su u ovakvim proračunima uvek

prisutne i zapravo neminovne izvesne greške, te da je svaki proračun zapravo procena.

3.4. Populacija i energija

Jedan od osnovnih motiva, pri bavljenju problemima žs je određivanje održivograzvoja, odnosno odlučivanje o tome da li je »više uvek i bolje«. »More is always better« jezapravo princip koji najčešće favorizuju političari i ekonomisti, a koji ohrabruje donošenjeodluka koje uvek uvažavaju samo aspekt ekonomskog rasta. Osnovni problem održivograzvoja sadrži se u tome da eksponencijalni rast tehnologije i populacije, čiji stepen rastaraste u toku vremena, nije praćen dovoljnom količinom dostupnih resursa kao ni produkcijomhrane. Pesimistički nastrojeni naučnici smatraju da će ovakav stepen rasta (naročito

populacije i tehnologije), vrlo brzo dovesti do krajnje tačke održivosti, odnosno do granicarasta. Sa takvog stanovišta, čak i ne preduzimanje nikakvih mera u odnosu na postojećeprobleme u žs, dovelo bi do kolapsa.

Na slici 3.1. dat je grafički prikaz dosadašnjeg ponašanja relevantnih parametara, kojikarakterišu životnu sredinu, kao i prognozu daljeg ponašanja i tačke u dvadeset i prvom veku,kada će nedostatak resursa dovesti do pada industrijske proizvodnje, ograničenogsnabdevanja hranom i značajnog pada u brojnosti ljudske populacije usled zagađenja, bolestii stresa.

Pojedini naučnici smatraju da su postojeći resursi sasvim dovoljni za naredni vek i da je ovakav tempo eksploatacije održiv, uključujući i probleme povezane sa njihovomeksploatacijom (formiranje otpada, emisija polutanata, zauzimanje zemljišta). Ovakva teorija,naime predpostavlja da će rast populacije i razvitak tehnologije, pored svih negativnih efekatadovesti i do otkrića novih resursa, koji će biti obnovljivi i ekonomični.

Slika 3.1. Granice rasta: Predviđ anja o globalnoj populaciji, zagađ enju i resursima


25/146



|24|

3.5. Energetska politika i strategija

Savremen privredni razvoj uslovljen industrijalizacijom permanentno zahteva sveveću količinu energije. Poslednja decenija svetskog razvoja odvija se u znaku prelazak

svetske ekonomije sa jeftine energije u stanje skupe energije. Saznanje o relativnojograničenosti i iscrpljenosti klasičnih energetskih izvora sa jedne strane i ograničenemogućnosti snabdevanja energijom iz obnovljivih izvora energije imali su dvostruki efekat naenergetski i privredni razvoj, ali i na životnu sredinu. Ukazana je potreba hitnog iznalaženjaizvora i tehnologija za efikasnije i potpunije korišćenje energije iz obnovljivih izvora.Potencira se mnogo i na samu štednju energije kao i na ekonomično i racionalno korišćenjeenergetskih izvora. Tako posmatrajući situaciju energija predstavlja jedan od ograničavajućihfaktora privrednog razvoja. Danas se Zemlja i čovečanstvo nalaze u kritičnoj tački donošenjaodluka o energetsko-ekološkoj politici koje treba da definiše i omoguće optimizaciju svihprocesa, potrošnje energije i razvoja novih “environmental friendly” tehnologija koje ćezajedničkim snagama minimizirati emisuju štednih gasova u atmosferu. Kako se kretao

razvoj svetskog privrednog razvoja kretala se i energetika. Potrošnja energija je tokom 20veka zabeležila visok rast koji se i dalje nastavlja, a to je uzrokovano:

1. Povećanjem broja stanovnika2. Povećenjem kvaliteta i standarda života3. Uticaja proizvodnje i potrošnje energije na životnu sredinu4. Strukturnim promenama koje se dešavaju na svetskom energetskom tržistu

Energetska politika je definisana kroz načela, ciljeve, zadatke, mere i instumente. Ona je povezana sa svim segmentima koji se tiču energije:

• istraživanje,

•

dobijanja/proizvodnje, distribucije (transmisije) i korišćenja energije.Uspešnost ostvarenje ovog zadatka je moguća ukoliko se odredi jednistvena

energetska politika države, čiji će ciljevi biti u skladu sa načelima globalne energetskepolitike.

Opšti ciljevi energetske strategije:• Sigurnost snabdevanja energijom• Povećanje stepena energetske nezavisnosti države• Maksimiziranje ekonomskih efekata• Kontrola energetskih resursa

•

Smanjenje potrošnje energije• Zaštita životne sredine

Razvijene države su razvile strateške i operativne planove korišćenja i upravljanjaenergijom. Ovakav pristup rezultuje:

• smanjenjem potrošnje energije,• većem korišćenju energetski efikasnih tehnologija,• smanjenjem štetnog uticaja na okolinu i• drugih postavljenih ciljeva.

Država koristi sledeće instrumente za intervenciju sprovođenja usvojene energetskepolitike i to putem:


26/146



|25|

1. Zakonodavne regulative2. Poreske politike3. Sistema subvencija4. Dotacija5. Kredita

6.

Edukacija stučnjaka7. Informisanja javnosti8. Drugim aktivnostima

3.6. Prioriteti u razvoju energetike u zemljama u tranziciji

Zemlje u tranziciji prolaze kroz težak period u razvoju privrede. Sve zemlje težeprofitabilonom tržišnom poslovanju. Za Srbiju je značajno na energetskom planuusklađivanje sa energetskom politikom Jugoistočne Evrope.

Sličnosti energetske situacije Centralne i Istočne Evrope:•

Niska energetska efikasnost sektora proizvodnje prenosa i distribucije električneenergije

• Visoka energetska intenzivnost na potrošačkom nivou• Neodgovarajuće cene energenata• Nizak nivo ponude zbog tehničkih i komercijalnih razloga• Zavisnost od upotrebe uglja u proizvodnji električne energije• Visok uticaj energetske proizvodnje i potrošnje na životnu sredinu

Ključna pitanja energetske politike se ogledaju kroz:1. Donošenje odluka u neizvesnim situacijama – formiranje fleksibilnih strategija

razvoja energetike da se država na nastale nove situacije može brzo prilagoditi2. Promena tržišta- Zasnivaju se na dogovorima glavnih aktera koji vode ka boljojproceni i eliminacije odrenenih rizika

3. Sigurnost – Sve vlade čak i one koje favorizuju pristup nemešanja, neophodno je danadgledaju tržišta energije u pogledu njegove sigurnosti

4. Razlike u ceni nafte i prirodnog gasa – Urađena su različita studijska scenarija kojapredviđaju ove promene.

5. Odnos cene prirodnog gasa i električne energije6. Troškovi proizvodnje7. Cena energije za proizvođače8. Tržišna konkurencija

9.

Uloga energetskih kompanija

Značajne promene koje su se kroz istoriju dešavaju na svetskom tržištu energijeuslovile su potrebu za intenzivnim proučavanjem veka trajanja raspoloživih energetskihrezervi. Intenzivnim istraživanjem energetskih potencijala i razvojem novih tehnologijakorišćenja energije ublažena su strahovanja o skoroj iscrpljenosti konvencijalnih energetskihsredstava. Još uvek je brži rast novopronađenih rezervi nego što je potrošnja.


27/146



|26|

3.7. Prioriteti energetskog razvoja kroz faze

I FAZA• Definisanje energetske politike kompanije i institucionalna organizacija

•

Energetska strategija• Separacija u odgovornosti Vlade - Politikom se bavi ministarstvo za rudarstvo i

energetiku, regulacijom se bave nezavisne regulatorne agencije, energetskimuslugama nezavisne energetske kompanije

• Definisanje odgovornosti organizacija i koordinacija nacionalnih i međunarodnihkompanija

II FAZA• Stabilan i efikasan regulatorni okvir• Definisanje i usvajanje zakona o energetici (licence, cene, kontrola usluga)

•

Utvrđivanje politike cena (nova tarifna struktura)

III FAZA• Restruktuiranje energetskih kompanija• Prilagođavanje ponude efektivnoj tražnji• Reorganizacija postojećih kapaciteta• Dogradnja prenosne i distributivne mreže• Komercijalizacija energetskih kompanija• Demonopolizacija

IV FAZA•

Povećanje energetske sigurnosti• Diverzifikacija energetskih izvora• Uključivanje obnovljivih energetskih izvora• Diverzifikacija uvoznih izvora

V FAZA• Razvoj energetske efikasnosti i zaštite životne sredine• Implementacija programa za racionalano korišćenje energije• Načini smanjenja emisije CO2 iz energetike i njen uticaj na životnu sredinu

VI FAZA• Tranzicioni izvodi• Socijalna zaštita i programi

VII FAZA• Razvoj regionalne kooperacije

3.8. Energetska snabdevenost

Energetska snabdevenost je važna pretpostavka privrednog i društvenog razvoja

države. Bazira se na makismalnom zadovoljenju potreba za energijom iz sopstvenih izvora.Važno je instalirati najpovoljnije transportne i transmisione sisteme.


28/146



|27|

3.9. Energetska zavisnost

Jedan od osnovnih ciljeva energetske politike je da se smanji uvozna zavisnostzemlje. To se može postići:

•

Efikasnijim procesom iskorišćenja raspoloživih energetskih izvora (revitalizacija irekonstrukcija postojećih kapaciteta)

• Smanjenje gubitaka u transportu/transmisiji• Smanjenjem potrošnje finalne energije na nacinalnom nivou• Upotrebom novih izvora energije

3.10. Uvoz i izvoz energije

Mora se konstantno pratiti uvozna energetska zavisnost jedne zemlje po svom sadžaju(strukturi), obimu i vremenskoj učestalosti. Uvoz i izvoz energije predstavljaju veoma važne

stavke energetskog bilansa svake zemlje.

3.11. Energetska politika u Srbiji

Politiku razvoja energetike odnosno njenu strategiju u Srbiji utvrđuje Vlada RS.Energetska politika treba da utvrđuje uslove i načine ostvarivanja politike razvoja pojedinihdelatnosti. Propisuje način usklađivanja izgradnje energetskih objekata. Određuje nacionalneprioritete razvoja. Ima zadatak da obezbedi podsticajne mere za finansijska ulaganja uizgadnju objekata koji koriste obnovljive izvore energije, kao i za racionalno korišćenjeenergije.

3.11.1. Energetska zavisnost Srbije

Naša energetika se u značajnoj meri oslanja na uvozna goriva. Energetska zavisnostSrbije je određena:

• Nepovoljnom strukturom energetskih resursa• Nerazvijenošću kapaciteta• Nedovoljnim investicionim ulaganjima• Niskim cenama

Neophodne mere za razvoj energetskog sektora Srbije su sledeće:

•

U oblasti kadrova i naučnoistaživačkog rada• U oblasti zakonske regulative• U oblasti organizacije i sistema rada (rekonstrukcija, revitalizacija....)• Restruktuiranje energetskog sistema• Privatizacija energetskog sistema

U skladu sa definisanom Strategijom Ministarstvo utvrđuje program njenog ostvarivanja. Timprogramom se utvrđuje sledeće:

• Uslovi, načini i rokovi za ostvarivanje planiranih aktivnosti• Za svaki sektor se predlažu mere koje se tiču rekonstrukcije, izgradnje objekata i/ili

racionalnog korišćenja energije•

Za svaki analizirani sektor se prikazuje prognozirana potrošnja energije kao ipredviđena ušteda koja se postiže primenom predloženih mera


29/146


30/146



|29|

• Rashladne mašine• Potrošače iz procesa koji direktno koriste energent u svom pogonu, pumpne stanice i

elektro motori• Sistem osvetljenja

Energetski sistem ubraja i:• Parovode• Rashladne kule• Elektro vodovi• Vodovod• Razvod komprimovanog vazduha• Ventile• Odvajače kondenzata...

3.12.2. Električna energija u industriji

Električna energija u industriji može da se koristi za:• Pogon elektro motora i pumpi• Pogon mašina na električnu energiju (u procesu, mehaničkih čilera, ...)• Osvetljenje• Za kancelarijske poslove• Pripremu tople sanitarne vode• Grejanje/hlađenje...

3.12.3. Kotlovsko postrojenje

Kotao je postrojenje koje konvertuje hemijsku energiju pogonskog goriva u korisnutoplotu. Kao radni fluid najčešće se koristi voda. Osim vode se mogu koristiti i drugematerije, hemijska jedinjenja i razna termička ulja otporna na visoke temperature. Kako senajčešće koristi voda kao radni fluid, osnovna korisna toplota koja se dobija iz kotla: para ilitopla voda.Mogu biti na:

• Prirodni gas• Ugalj• Mazut• Biomasa

•

Električna energija (retko u industriji)

Klasifikacija kotlova prema nameni:• Energetski kotolovi ili genenratori pare uglavno u termoelektranama. Oni su najveći

po jediničnoj snazi, a po ukupnoj instalisanoj snazi nadmašuju ukupnu snagu ostalihkotlova.

• Industrijski kotlovi služe za snabdevanje raznih industrijskih tehnoloških procesaparom.

• Toplifikacioni kotlovi snabdevaju parom ili vrelom vodom stambene zgrade,blokove ili čitava naselja, kao i industrijske i druge objekte u cilju grejanja, a često iobezbeđenja sanitarne tople vode.


31/146



|30|

• Kotlovi utilizatori namenjeni su za korišćenje otpadne toplotne nergije, potpuno ilidelimično sagorelih produkata sagorevanja iz procesa u industriji, petrohemiji, crnoj iobojenoj metalurgiji i dr.

Kotao može biti:

•

Vrelovodni• Toplovodni kotao• Parni kotao

3.12.4. Turbine

Turbine mogu biti:• Parne turbine (kondenzacione i protiv pritisne)• Gasne turbine (zatvoren i otvoren ciklus)• Kombinovano postrojenje parne i gasne turbine

Industrijske turbine služe za istovremenu proizvodnju tehnološke pare ili korisnetoplote i električne energije ili mehaničke energije.

3.12.5. Parni sistem

Tipični parni sistem uključuje i sledeće podsisteme:• Kotlove/turbine• Parovodi (uključujući kontrolne ventile, izolaciju,...)• Krajnje korisnike pare (kontrolni sistem, izolacija,odvajač kondenzata ...)• Povrat kondenzata (cevovodi, rezervoari i pumpe, odvajač kondenzata)

Para i tolotna energija se u industriji koristi za:• Pojedini procesi u proizvodnji isklučivo zahtevaju paru određenih karakteristika• Za blasnširanje• Kuvanje• Pasterizaciju, sterilizaciju• Grejanje

3.12.6. Komprimovan vazduh

Komprimovan vazduh se često koristi u industriji. Zapravo oko 70% od svihpreduzeća koriste komprimovan vazduh u nekim aspektima svog rada. On se proizvodi nalicu mesta (u okviru fabrike).

Komprimovan vazduh se u industriji koristi za:• Za pogon mašina (pokretanje klipova,...)• Za pakovanje (folijom,...)• Za rad pneumatskih uređaja• Pasterizacija (za pokretanje komandi,..)• Lepljenje nalepnica ....


32/146



|31|

3.12.7. Rashladni sistem

Rashladni sistem je kombinacija komponenti, opreme, cevovoda povezanih tako daproizvode rashladni učinak.

Rashladna energija različite temperature se koristi za:• Zamrzavanje robe• Hlađenje proizvoda• Klimatizaciju prostorija

Rashladni sistemi se mogu podeliti u dve grupe prema zadatim temperaturama:1. Od +10 do 0 0C.2. Od 0 do -40 0C

Rashladni sistem obezbeđuje hlađenje u industrijskim procesima uključujući iklimatizaciju vazduha.

Ovi sistemi se dele u dve kategorije:

1. Parna kompresiona rashladna mašina - često se nazivaju mehanički sistemi. Njihovekompresore uglavnom pokreću elektro motori, a retko gasni motori, gasne ili parneturbine.

2. Apsorpcioni sistemi - Rashladni učinak je dobijen koristeći toplotnu energiju(direktno sagorevanje fosilnih goriva ili korišćenje otpadne toplote)

Raspoložive apsorbcione rashladne mašine u kombinaciji sa CHP sistemom za pogon moguda koriste:• Paru,• Toplu vodu ili• Izduvne gasove.

3.12.8. Kogeneracija

Osnovu procesa kombinovane proizvodnje toplotne i električne energije čini jedinstven termodinamički proces uz korišćenje samo jednog pogonskog goriva odnosnokorišćenje otpadne toplote koja se stvara kada se generiše električna energija u cilju stvaranja

tople vode i pare. Para ili topla voda mogu se koristiti u tehnološkim procesima, za grejanjeprostora, u spravljanju tople potrošne vode ili za pogon rashladnih mašina pri kondicioniranju(hlađenju)vazduha.

U litetraturi se za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije čestonailazi na termin kogeneracija ili CHP. Akronim CCHP naglašava da se radi okombinovanoj proizvodnji električne, toplotne i rashladne energije, sa obzirom na činjenicuda uz CHP sistem osim proizvodnje električne i toplotne energije može ili ne da se koristidobijena toplota za proizvodnju rashladne energije.

CHP postrojenja imaju svoju primenu u industriji i zgradarstvu:


33/146



|32|

A.

INDUSTRIJA1. Hemijska i farmaceutska2. Industrija papira3. Građevinski materijal, keramika i cement

4.

Pivare5. Prehrambena industrija i šećerane6. Tekstilna industrija7. Rafinerije nafte8. Železare, obojeni metali9. Livnice10. Drvna industrija11. Metalska industrija12. Staklene bašte i hortikultura

B. ZGRADARSTVO

1.

Centralno grejanje2. Hoteli i restorani3. Bolnice4. Sportski centri i bazen5. Univerziteti i škole6. Tržni centri7. Poslovne i upravne zgrade8. Aerodromi9. Individualne kuće


34/146



|33|

4. ELEKTRANE

4.1. Termoelektrane

Termoelektrane su energetska postrojenja koje energiju dobijaju sagorevanjem goriva,

a glavna primena i svrha termoenergetskih postrojenja je proizvodnja pare koja će pokretatiturbinu, a potom i generator električne energije.

Tehničko pretvaranje toplotne energije u mehaničku energiju, a potom u električnuenergiju, odvija se u termoelektranama na ugalj.

S obzirom na pogonski sistem, termolektrane se mogu podeliti na:• parne termoelektrane• gasne termoelektrane• dizel termoelektrane.

U parnim termoelektranama mogu se koristiti: ugalj, tečna i gasovita goriva, u gasnimtermoelktranama tečna i gasovita goriva, a u dizel termoelektranama dolazi u obzir samotečno goriva.

Najveći broj velikih termoelektrana je s parnim pogonom, kod kojih se, uglavnom,koriste parne turbine neposredno spojene sa generatorom (turbogenerator). U ovimelektranama toplota dobijena sagorevanjem goriva predaje se vodenoj pari koja u parnimturbinama proizvodi mehaničku energiju, a koja se u generatoru pretvara u električnuenergiju.

U gasnim elektranama se mehanička energija pretvara u električnu pomoću gasnihmotora.

Postrojenja za proizvodnju pare i vrele vode, nazivaju se toplanama, a postrojenja zakombinovanu proizvodnju električne energije, pare i vrele vode, nazivaju setermoelektranama-toplanama. Postoje javne i industrijske toplane, tj. termoelektrane-toplane.

Hemijska energija sadržana u gorivu najčešće se pretvara u unutrašnju toplotnuenergiju. Proces pretvaranja hemijske energije u unutrašnju toplotnu energiju naziva sesagorevanje, što je u stvari, izmena materije u kojoj se hemijska energija sadržana u gorivupretvara u toplotnu energiju. U procesu sagorevanja goriva razvija se toplota, te pri tome u

zavisnosti od hemijskog sastava goriva i uslova sagorevanja nastaju gasovi sagorevanja kaoprodukti sagorevanja. ti gasovi predstavljaju smešu produkata sagorevanja odnosno:• ugljendioksid (CO2) koji nastaje potpunim sagorevanjem ugljenika (C);• ugljenmonoksid (CO) koji nastaje nepotpunim sagorevanjem ugljenika (C);• sumpornog dioksida (SO2) koji nastaje sagorevanjem sumpora;• sumpornog trioksida (SO3) koji nastaje oksidacijom sumpornog dioksida (SO2);• azota (N2) iz goriva i vazduha koji se dovodi u ložište (azot ne učestvuje u procesu

sagorevanja, ali povećava ukupnu količinu gasova sagoravanja);• azotnih oksida (NOx) koji nastaju pri specifičnim uslovima;• kiseonika (O2) preostalog u gasovima sagorevanja usled dovoda vazduha u ložište

iznad stehiometrijskih odnosa sagorevanja


35/146



|34|

• vodene pare (H2O) koja nastaje ispravanjem vode sadržane u gorivu i sagorevanjemvodonika.

4.1.1. Princip rada termoelektrane

Proces rada termoelektrane se sastoji od sledećih operacija:• snabdevanje gorivom (ugljem, naftom, gasom),• parni kotao,• mehanički deo i• delovi za odvođenje toplote i gasova.

U našim uslovima su najčešće termoelektrane na ugalj. Šematski prikaztermoelektrane na ugalj dat je na Slici 4.1.U ložištu sagoreva gorivo (ugalj, nafta, gas) i proizvodi se toplotna energija koja zagrevakotao. Radi boljeg sagorevanja koriste se ventilatori koji ubacuju kiseonik u ložište.Zagrevanjem vode u kotlu dobijamo vodenu paru koja se koristi za pokretanje turbine. Zapokretanje turbine potrebna je potpuno suva vodena para, pa se za njeno sušenje koristipregrejač pare. Tako osušena para prenosi se u parnu turbinu, koja pokreće generator, koji nasvom izlazu daje električnu struju.

Slika 4.1. Termoelektrana na ugalj

Konkretno kod termoelektrana na ugalj, pri sagorevanju uglja nastaju gasovi koji izložišta kotla preko cevovoda u kotlu odlaze u dimnjak i okolnu atmosferu.

U parnom kotlu se proizvodi para koja se u pregrejačima pare pregreva natemperaturu 500-600°C i pod pritiskom od 90-100 bar. Nastala pregrejana para prolazi krozparnu turbinu i ekspandira. Tu se toplotna energija pretvara u kinetičku energiju, kojapokreće rotor generatora. Para koja izlazi iz turbine dolazi u kondenzator, hladi se i pretvara utečnost-vodu. Tako nastala voda dovodi se u kotao i ponovo se pretvara u paru. Gasovi izložišta kotla idu u filtere koji su smešteni ispod dimnjaka i kroz njih odlaze u atmosferu.

Elektrane na ugalj imaju stepen delovanja dobijanja pare iznad 40%. elektrane segrade u blokovima (osnovna proizvodna jedinica elektroprivrede u savremenimtermoelektranama; blok se sastoji od jednog postrojenja za proizvodnju pare, jedne


36/146



|35|

kondenzacijske turbine, električnog generatora i transformatorskog postrojenja), snage do4000 MW, gde je svaki blok snage 600-700 MW. U uređajima za registrovaanje štetnihizlaznih gasova registruje se sadržaj CO, CO2, SO2, NO i NO2.

4.1.2. Kogeneracija

Toplane (TO), kao što je gore već pomenuto, predstavljaju centralizovana postrojenjaza dobijanje tople vode kao potrošne vode i vode za grejanje, i tehnološke procese iz energijegoriva. Često se zbog boljeg iskorišćenja energije, grade termoelektane – toplane (TE-TO).

Kogeneracija je termin koji se primenjuje za sisteme koji proizvode i električnuenergiju kao i korisnu energiju iz goriva koje sagoreva. Znači, proces kogeneracije predstavlja kombinovanu proizvodnju električne (ili mehaničke) i korisne toplotne energije izistog primarnog izvora energije. Iz iste količine goriva dobija se, pored električne energije,

još i dodatna toplotna energija, što omogućava podizanje stepena iskorišcenja hemijskeenergije goriva.

Sagorevanjem fosilnog goriva nastaje velika količina toplote niskog potencijala

Documents

ZA STUDENTE Skripta Energija i Okruzenje