restoran podgoricatravel agency budvamontenegro car hiredostava hrane podgoricaulcinj privatni smestaj
PDF Export

Obnovljivi izvori energije

BIOMASA

 

Dobijanje toplotne energije iz biomase dobija sve veći značaj na globalnom nivou. Biomasa akumulira energiju Sunca pomoću fotosinteze. Biomasa iz vode i ugljen dioksida uz pomoć Sunčeve energije stvara glukozu pri čemu se oslobađa kiseonik. Za stvaranje glukoze potrebno je približno 0,8 kWh/mol (energije po jedinici mase). Prilikom sagorijevanja glukoze u zatvorenom sistemu, oslobađa se približno 0,78 kWh/mol (energije po jedinici mase). U procesu sagorijevanja veže se ugljenik iz goriva sa kiseonikom i u slučaju potpunog sagorijevanja nastaje CO₂.

 

Biomasu čine brojni, najrazličitiji proizvodi biljnog i životinjskog svijeta kao što su grane, grančice, kora drveta i piljevina iz šumarstva i drvne industrije, slama, kukuruzovina, stabljike suncokreta, ostaci vinove loze i maslina, koščice višanja i kore od jabuka iz poljoprivrede, životinjski izmet i ostaci iz stočarstva, komunalni i industrijski otpad itd.

 

Među različitim vrstama biomase drvna ima najširu primjenu. Dobro osmišljeni šumski kompleksi predstavljaju održivi izvor energije, jer se oni mogu obnavljati što se može vidjeti i iz ciklusa kruženja ugljenika u prirodi. Ukoliko su sječa i prirast drvne mase u održivom odnosu ne može doći do gomilanja CO₂ kao posledica sagorijevanja drveta. Samo u tom slučaju će se sav, sagorijevanjem nastao ugljen dioksid, utrošiti na rast nove biomase.

 


Slika 1. Samo usklađenost sječe i prirasta dovodi do neutralnosti CO2


Drvna masa predstavlja samo jedan dio materija biološkog porijekla koje nazivamo zajedničkim imenom biomasa i potencijalni su obnovljivi izvori energije. Razlikujemo drvnu masu namijenjenu isključivo za loženje i drvnu masu koja predstavlja tehnološki otpad, a može se koristiti kao gorivo (okorci, ostaci, piljevina i sl.) Indikativan je podatak da 35 do 40% drvne mase stabla namijenjenog za dalju preradu ostaje kao otpad. Za neke specifične proizvode (parketi) ta količina se penje na 65%. Ovaj otpadni materijal ujedno predstavlja i veliki energetski potencijal.

 

Karakteristike biomase

 

Svaka biomasa ima svojstva koja definišu način njene upotrebe kao goriva, posebno kada je riječ o sagorijevanju.

 

Najvažnija svojstva biomase su:

 

• Sadržaj vlage

• Sadržaj pepela

• Sadržaj isparljivih sastojaka

• Hemijski sastav

• Ogrijevna vrijednost

• Gustina

 

Biomasa i uticaj na životnu sredinu

 

Sirova biomasa sadrži veoma malo materija koje su štetne za životnu sredinu.

 

Sumpor (S) i hlor (Cl) prisutni su u veoma malim količinama (pretvaraju se u SO₂ - sumpor dioksid ili HCl - hlorovodoničnu kiselinu u procesu sagorijevanja, koji predstavljaju komponente kiselih kiša).

 

Azot: oksidi azota (NO i NO₂, ukupno izraženi kao NOx) takođe uzrokuju kisele kiše. Prilikom sagorijevanja nastaju ova dva tipa azotnih oksida. Termički NOx nastaje na temperaturama iznad 950°C iz azota sadržanog u vazduhu za sagorijevanje. NOx koji nastaje iz azota sadržanog u gorivu, stvara jedinjenja na nižim temperaturama. Količina NOx može se ograničiti izborom nižih temperatura sagorijevanja.

 

Isparljivi ugljovodonici CxHy: Ova jedinjenja mogu izgorjeti ukoliko provedu dovoljno dugo vremena u vrućoj zoni sagorijevanja (minimalno 2 s). U dobro konstruisanim ložištima emisija ovih jedinjenja je vrlo mala. Međutim, kod loše konstruisanih ložišta emisije CxHy jedinjenja mogu biti znatna.

 

Energija iz biomase


Nakon vjekova korišćenja energije fosilnih goriva, danas se globalna slika mijenja, a obnovljivi izvori se sve više smatraju jednim od ključnih činioca budućih strategija razvoja. Među ostalim obnovljivim izvorima, u bližoj budućnosti od biomase se očekuje naročito značajan doprinos. Sve relevantne energetske statistike pokazuju nezanemarljiv udio biomase u proizvodnji toplotne i električne energije, a od nedavno i u saobraćaju. Na nivou Evropske unije predviđa se stalan porast proizvodnje energije iz biomase, a uz značajan udio u energetskom bilansu prepoznate su i brojne druge posljedice korišćenja energije iz biomase.

 

Razlozi i prednosti korišćenja biomase

 

Korišćenje biomase omogućava zapošljavanje (otvaranje novih i zadržavanje postojećih radnih mjesta), povećanje lokalne i regionalne ekonomske aktivnosti, ostvarivanje dodatnog prihoda u poljoprivredi, šumarstvu i drvnoj industriji kroz prodaju biomase-goriva. Osim toga, umjesto odliva sredstava zbog kupovine fosilnih goriva uspostavljaju se novčani tokovi u lokalnoj zajednici (investicije-zarade-porezi). Uticaj na zapošljavanje i navedeni socijalno-ekonomski aspekti predstavljaju najveću prednost korišćenja biomase u odnosu na fosilna goriva, ali i na ostale obnovljive izvore energije. Razvijene države Evropske unije i svijeta svjesne su ovih pozitivnih učinaka i samim tim u značajnoj mjeri pomažu projekte korišćenja energije iz biomase.

 

U 2010 godini u zemljama clanicama Evropske unije ukupno snabdijevanje drvnom masom iznosilo je oko milijardu m³ pri čemu 70% drvne mase potiče iz šumskih kompleksa, a 30% biomase potiče van njih. Prema izvještaju Evropske komisije, 57% od ukupne drvne mase iskorišćeno je za proizvodnju drvnog materijala a 43% za dobijanje energije.

 

Rezultati istraživanja pokazali su da Crna Gora ima značajne potencijale za korišćenje biomase. Najveći potencijal je u sektoru šumarstva čija je sadašnja produkcija duplo manja od prirodnog potencijala. Ukupno procijenjena energija je na nivou od 4.200 GWh.

 

Korišćena literatura:


Energetski Institut Hrvoje Požar, Zagreb, Hrvatska

Priručnik za energetske savjetnike

http://ec.europa.eu/energy/renewables/studies/bioenergy_en.htm

Energetski potencijali biomase u Crnoj Gori

 

ENERGIJA VJETRA

 

Vjetar predstavlja kretanje vazdušnih masa koje nastaje uslijed razlika u gustini vazduha, pri čemu se strujanje prirodno odvija s mjesta veće gustine na mjesto manje gustine i traje dok se gustine ne izjednače. Brzina i smjer vjetra zavise od rezultata svih sila koje djeluju na vazduh.

 

Veliki energetski potencijal vjetra za proizvodnju električne energije u evropskim zemljama počinje značajnije da se koristi tokom 90-tih godina 20-og vijeka i rast upotrebe ovog oblika energije procijenjen je na 100% na godišnjem nivou.

 

Osnovni razlozi za to su:

 

- Neizmjerna količina energije

- Mogućnost pretvaranja u električnu energiju pomoću vjetrogeneratora

- Pad cijena vjetrogeneratora i prateće opreme srazmjerno sve većoj upotrebi energije vetra

- Mala zauzetost zemljišta

 

U 2010 godini na svjetskom nivou instalisano je 39,4 GW novih vjetrogeneratora što znači da ukupna instalisanost iznosi 200GW. Ukupna vrijednost instalisane opreme za proizvodnju energije iz vjetrogeneratora iznosi 40 milijardi eura. Na prvom mjestu je Kina sa 44,7 GW a prate je USA sa 40,2 GW i Njemačka sa 27,2 GW, slede Španija (20,7 GW) i Indija (13,1GW). Sa gotovo 19 GW novih instalacija Kina ima učešće sa oko 50% od ukupnih novih instalacija na tržištu. Ukupni instalisani kapaciteti na kraju 2010 iznosili su 440 TWh električne energije ili oko 2,2% svjetske potražnje.

 

U zemljama Evropske unije proizvodni kapaciteti su u vremenskom period između 1995 i 2005 godine povećani u prosjeku za 32% godišnje. U ukupnim instalacijama vjetrogeneratora zemlje EU dale su doprinos sa 9 259 MW i dostigle ukupne instalisane kapacitete od 84 074 MW. Prema trenutnim podacima Evropska unija planira da do 2030 godine sa 100GW instalisane snage pokrije 10% svih današnjih potreba za električnom energijom.

 

Tehnologija korišćenja energije vjetra

 

Pretvaranje energije vetra u elektičnu energiju vrši se pomoću vjetrogeneratora. Vjetrogenerator pretvara kinetičku energiju vazduha koji se kreće (vjetra) pomoću lopatica rotora (elise), prenosnog mehanizma i elektrogeneratora u električnu energiju. Energija dobijena iz vjetra zavisi od srednje brzine vjetra i to tako što je proporcionalna trećem stepenu brzine vetra. Vjetrogenerator ne može da transformiše cjelokupnu kinetičku energiju vjetra koji struji kroz površinu koju obuhvataju kraci rotora.

 

Karakteristike vjetroturbina


Za proizvodnju električne energije danas se uglavnom koriste turbine sa horizontalnom osom sa jednom, dvije ili tri lopatice, dok su vjetroturbine sa vertikalnom osom još u fazi razvoja. Prema dosadašnjim podacima moderni vjetrogeneratori počinju da proizvode električnu energiju već pri brzini vjetra od 2,5 m/s a zaustavljaju se iz bezbjedonosnih razloga pri brzini od 25 m/s. Iz ovih razloga nije moguće uvijek koristiti energiju bure. Vjetrogenerator može da obezbijedi ekonomičniju proizvodnju struje ukoliko je srednja godišnja brzina vjetra veća od 6 m/s.

 

Kako bi se utvrdile tačne brzine vjetra neophodno je vršiti mjerenja tokom jedne ili više godina na različitim visinama s obzirom na činjenicu da se brzina vjetra povećava sa udaljenošću od tla. Zbog velikih varijacija u snazi tokom rada, potrošači koji su spojeni na vjetroturbine moraju imati dodatni izvor električne energije, a same vjetroelektrane mogućnost da višak energije predaju u električnu mrežu. Kod manjih sistema višak energije se može skladištiti u akumulatore ili koristiti za grijanje prostora.

 

Podjela vjetroturbina

 

Vjetroturbine se mogu podijeliti na:

 

Male (do 30 kW)

Srednje (30 - 1 500 kW)

Velike (> 1 500 kW)

 

Visina investicije se kreće od 1 500 do 3 000 EUR/kW za male, 700 do 1 100 EUR/kW za srednje i 1 500 EUR/kW za velike lektrane.

 

Male vjetroturbine su pogodne za proizvodnju električne energije u udaljenim naseljima i objektima (vikendice, svetionici i sl.) za pogon telekom i signalnih uređaja na brodovima i crpljenje vode.

 

Vjetroturbine srednjih i većih snaga su efikasnije i ekonomičnije od manjih, ali manje vjetroturbine imaju niže troškove postavljanja i proizvedeni rad se može koristiti na licu mjesta (npr. za crpljenje vode) ili proizvodnju električne energije.

 

Manje vjetroturbine je moguće i kombinovati sa fotonaponskim ćelijama radi pokrivanja varijacija u insolaciji i brzini vjetra.

 

Faktori koji izazivaju permanentni pad cijena vjetrogeneratorskih sistema su:

 

- Trend izgradnje većih turbina

- Opadanje infrastrukturnih troškova

- Povećanje efikasnosti vjetrogeneratora

- Smanjenje troškova sirovina od kojih se izrađuju vjetrogeneratori

 

Prema saznanjima stručnjaka koji se bave zaštitom životne sredine vjetroelektrane mogu negativno uticati na:

 

- Faunu ptica

- Faunu slijepih miševa

- Morske životinje (off shore)

- Krajolik (uništavanje pejzaza)

- Ljude (buka koju proizvode vjetroturbine)

 

Potencijali za korišćenje energije vjetra u Crnoj Gori

 

Prema dosadašnjim mjerenjima Crna Gora raspolaže energetskim potencijalom vjetra od 100 MW računajući samo najvjetrovitija područja (primorje i okolina Nikšića) gdje su brzine vjetra oko 7 m/s.

 

Ukoliko se uzmu u obzir i zone sa srednjim potencijalom, ta vrijednost dostiže skoro 400 MW.

 

Korišćena literatura:

 

Priručnik za energetske savjetnike

Procjena potencijala OIE u Crnoj Gori

 

GEOTERMALNA ENERGIJA

 

Najčešće korišćenje geotermalne energije ostvaruje se prenošenjem toplote pomoću fluida, koji je obično topla voda ili smješa vrele vode i pare, uz sadržaj raznih dodataka (gasovi, soli, minerali i sl.). Toplotna energija geotermalnog izvora koristi se za zagrijavanje ili za pretvarnje u električnu energiju pri čemu upotrba geotermalne energije zavisi od radne temperature fluida.

 

PRIMJENA GEOTERMALNE ENERGIJE ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJE

 

Geotermalni fluid u obliku vruće vode ili pare, temperature iznad 120 °C, svoju latentnu toplotu pretvara u mehanički rad, odnosno električnu energiju.

 

Zavisno od termodinamičkih svojstava geotermalnih fluida, moguće je primjeniti nekoliko tehnoloških procesa za pretvaranje toplotne u električnu energiju. Izbor procesa zavisi od količine fluida, pritiska i temperature, srazmjere vruće vode i pare, sadržaja nekondenzovanih gasova, uslova odlaganja kamenca i pojave korozije.

 

Osnovni procesi proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora

 

Najjednostavniji proces (vodena para kao fluid)

 

Vodena para se pod pritiskom iz geotermalnog izvora dovodi na lopatice turbine i nakon kratke adijabatske ekspanzije kod atmosferskog pritiska od 1 bara, umjesto kondenzatorskog pritiska od 0,04 bara ispušta u vazduh. Ovo je najjednostavniji i najekonomičniji proces proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora.

 

Clausius – Rankine proces

 

Mješavina vode, vodene pare i krupnih čestica koja dolazi iz proizvodne bušotine najprije ulazi u centrifugalni separator sa svežnjem tankih limova za sušenje i odvajanje pare. Ovako dobijena suvo zasićena para dovodi se u parnu turbinu zajedno sa propratnim gasovima, kao što su ugljen – dioksid (CO₂) i sumpor – dioksid (SO₂). Za hladjenje kondenzatora upotrebljava se ista voda koja je već prosla radni proces, ali prije toga se hladi u rashladnom tornju. Propratni gasovi se dvostepenskom kompresijom sa hlađenjem u međustepenu najprije se podižu na atmosferski pritisak, a zatim izbacuju u okolinu.

 

Flash process

 

Zaostala vruća voda, koja je odvojena u separatoru, može se djelomično pretvoriti ponovo u paru, pomoću tako zvanog "flash-separatora", pod nižim pritiskom. Ovako dobijena dodatna para dovodi se u turbine, a proces teče dalje na isti način kao i kod Clausius-Rankine ciklusa.

 

Binarni proces

 

Primjenjuje se u slučajevima srednjetemperaturnih geotermalnih izvora, a uz to sadrži veće količine nepoželjnih propratnih gasova. U ovom procesu geotermalni fluid u izmjenjivaču toplote predaje toplotu sekundarnom lako isparljivom fluidu koji pokreće lopatice turbine, a geotermalni fluid se ponovo vraća u zemlju kroz utisnu bušotinu. Binarni ciklus, koji koristi helijum kao radni medijum, može takođe raditi po Stirling-ovom ciklusu uz korišćenje niskotemperaturnih motora.

 

Stirling process

 

Postrojenja za pretvaranje geotermalne toplotne u električnu energiju, zadržavaju u izlaznom fluidu značajnu količinu toplote (Qiz), zbog relativno visoke izlazne temperature (Tiz) u odnosu na temperaturu okoline (To), i zbog toga je efiksnost takvih postrojenja relativno mala u odnosu na toplotni kapacitet geotermalnog fluida. Ekonomičnost procesa pretvaranja toplotne u električnu energiju povećava se s porastom radne temperature i količine protoka geotermalnog fluida.

 

Cijena proizvedene električne energije u geotermalnim elektranama zavisi od temperature geotermalne bušotine, izdašnosti dotoka fluida i troškova izrade bušotine. Prema trenutnim podacima ekonomski isplative su elektrane na paru od 135 MW i geotermalne elektrane na toplu vodu od 55 MW.

 

Pored toga koriste se i male geotermalne elektrane, kapaciteta 5 do 10 MW (za upotrebu u udaljenim, nepristupačnijim krajevima, odnosno kao start-up postrojenja pri razvoju geotermalnih izvora), kao i postrojenja veoma malog kapaciteta 100 do 1000 kW (samostalne binarne jedinice za modularnu upotrebu u udaljenim područjima, koje su veoma rentabilne i prilagodljive).

 

Prednosti korišćenja geotermalne energije u proizvodnji električne-energije:

 

EKOLOŠKE - Proizvodnjom električne energije iz geotermalnih izvora štede se neobnovljivi fosilni energenti. Smanjenjem upotrebe fosilnih goriva umanjuje se i njihova štetna emisija, koja oštećuje atmosferu.

PROSTORNE - Geotermalne elektrane zauzimaju puno manje prostora po proizvedenom megawattu, nego što ga zauzimaju ostali tipovi elektrana. Kod geotermalnih instalacija nisu potrebni riječni nasipi niti sječa šuma, a isto tako nema rudnih tunela, otvorenih okana, otpadnih materija ili izlivanja nafte.

POUZDANOST - Geotermalne elektrane dizajnirane su za pogon tokom 24 sata na dan, gotovo kroz cijelu godinu. Ne dolazi do prekida proizvodnje zbog vremenskih neprilika, prirodnih nepogoda ili političkih uticaja, koji mogu spriječiti transport ostalih vrsta goriva.

PRILAGOĐENOST - Geotermalne elektrane su uglavnom modularne konstrukcije, s više instaliranih jedinica, koje se uključuju kod povećanih potreba za električnom energijom.

EKONOMIČNOST - Nema potrebe za trošenjem novca radi uvoza goriva, jer se geotermalne elektrane uvijek grade na geotermalnim izvorima. Ušteđeni novac ostaje građanima određenog područja.

DOPRINOS RAZVOJU - Geotermalni projekti pružaju mogućnosti za razvoj države i energetski rast, ali bez zagađenja okoline. Čak i instalirani objekti na udaljenim područjima mogu podići životni standard dovođenjem struje u domaćinstva koja su daleko od “elektrifikovanih” naseljenih centara.

 

Direktno korišćenje energije toplote

 

Geotermalna voda, odnosno njena toplota, danas se širom svijeta većinom koristi direktno, što znači bez pretvaranja u neki drugi oblik energije, a manje za proizvodnju električne energije. Direktno korišćenje geotermalne energije može se primijeniti u razne svrhe, što zavisi od temperaturnog raspona. Najčešće se koristi za grijanje prostora – energija geotermalnog izvora se ili direktno ili preko izmjenjivača toplote (zavisno od čistoće geotermalnog fluida) dovodi do potrošača toplote. Za potrebe dogrijavanja ili potrošnje u vršnim satima koriste se toplotne pumpe ili kotlovi na klasična goriva.

 

Direktno korišćenje geotermalne energije za grijanje, za industrijske procese ili za bilo koju drugu svrhu uvijek se sastoji od sistema sa tri osnovne komponente :

 

- Proizvodna bušotina - za dovod vruće vode na površinu

- Mehanički sistem - obuhvata pumpe, toplotne izmjenjivače i kontrolne elemente, da bi se toplota dovela prostoru ili procesu

- Utisna bušotina za prihvat ohlađenog geotermalnog fluida

 

Kod indirektnog sistema grijanja vruća voda u izmjenjivaču toplote predaje svoju toplotu drugom cirkulacionom krugu , u kojem je neki fluid ili gradska voda. Geotermalna voda, nakon što je predala svoju toplotu odvodi se iz izmjenjivača toplote i pomoću utisne pumpe vraća se nazad u ležište kroz utisnu bušotinu.

 

Prednost korišćenja geotermalne energije u izvornom obliku (direktno):

 

Prednosti navedene kod korišćenja geotermalne energije za proizvodnju električne energije važe i ovdje. To su ekologija, smještaj, pouzdanost i prilagođenost, ali u ovom slučaju ne odnose se na elektrane, već na geotermalne bušotine i fluide.

 

Ostale prednosti su:

 

EKONOMIČNOST - Direktnim korišćenjem geotermalne energije potrošačima se smanjuju izdaci za energiju. Ušteda zavisi od primjene, a smanjenje troškova može biti čak i 80% u odnosu na cijene ostalih vrsta goriva. Izvorni način korišćenja geotermalne toplote zahtijeva veća početna ulaganja, ali ima niže troškove pogona, te pruža nezavisnost u cijeni i manjku ostalih goriva na tržištu.

 

Poljoprivreda – u poljoprivredi se geotermalna energija može koristiti za različite metode grijanja staklenika (radijatorsko grijanje zemljišta, radijatorsko grijanje zemljišta i vazduha, grijanje zemljišta i/ili vazduha uduvavanjem i sl.) ili direktno ili preko izmjenjivača toplote kao kod grijanja prostora.Termalna voda niže temperature i mineralizacije može se vrlo uspješno primijeniti za navodnjavanje i/ili zagrijavanje obradivih površina pri uzgoju agrikultura.

 

Površine staklenika mogu biti od različitog materijala: fiberglasa, stakla, plastike i folije, koji koriste dio solarne energije da bi se podigla temperatura. To nije dovoljno u svim uslovima (npr. noću) , što znači da se geotermalna energija može koristiti kao dodatni izvor toplote koju možemo regulisati. Staklenici se zbog praktičnosti i svojih prednosti najčešće izrađuju od plastičnih folija.

 

Upotrebom termalne energije u staklenicima smanjuju se troškovi proizvodnje koji iznose i do 35% udjela u troškovima ukupne proizvodnje.

 

Korišćena literatura:

 

Energetski Institut Hrvoje Požar, Zagreb, Hrvatska

Priručnik za energetske savjetnike

http://ec.europa.eu/energy/renewables/studies/bioenergy_en.htm

Energetski potencijali biomase u Crnoj Gori