OSTALI SEMINARSKI RADOVI
IZ FIZIKE:
|
|
|
|
GEOTERMALNA ENERGIJA
Postoje
obnovljivi i neobnovljivi energenti. U upotrebi su ugalj i energenti proizvedeni
preradom uglja, nafta i naftni derivati, prirodni plin, etanol, biomasa,
gradski i industrijski otpad, atomska energija, geotermalna energija,
hidroenergija, sunceva energija i energija vjetra.
S obzirom da svakodnevno raste broj potrošaca raste i potreba za
elektricnom energijom. Analiza potreba za elektricnom energijom pokazala
je, da ce do 2020 godine u Njemackoj trebati sagraditi 45 elektrocentrala.
Studija Medunarodnog udruenja za energiju pokazala je, da ce u razvoj
elektrocentrala u svijetu u narednih 30 godina trebati investirati 10
biliona americkih dolara, od cega samo u Kini 2 biliona americkih dolara.
Norveška i Paragvaj elektricnom energijom iz hidroelektrana zadovoljavaju
95 % svojih potreba za energijom. Elektricna struja hidroelektrana u svijetu
pokriva 17 % energetskih potreba. Ocekuje se da ce se do 2010 godine proizvodnja
elektricne energije iz hidroenergije povecati za 135 GW, od cega ce 57
GW biti proizvedeno u malim hidroelektranama. Inace, vek rada hidroelektrana
je 60-90 godina, a stepen iskoristivosti hidroenergije je 95 %.
U 2003 godine U BiH je proizvedeno11.257 GWh, a potrošeno 10.407
GWh elektricne energije. U EU je 1 avgusta 2004 godine stupio na snagu
Akt o obnovljivim izvorima energije, kojim se stimuliše gradnja postrojenja
za proizvodnju elektricne energije iz obnovljih izvora energije, s ciljem
da se udio te energije u ukupnim oblicima energije do 2020 godine poveca
za 20 %. Aktom je narocito stimulisana gradnja malih hidroelektrana. Nismo
još clanica EU, a vec radimo u skladu tim aktom. Energetski objekti
u RS su 4 hidroelektrane, 2 termoelektrane i 6 malih industrijskih termoelektrana
s ukupnom instalisanom snagom od oko 1340 MW. U prošloj godini Elektroprivreda
RS ostvarila je dobit od 5 miliona KM. U posljednje 3 godine proizvodnja
elektricne energije u RS povecana je za 30 %. Naalost, nemam uvid
u energetski plan Republike
Srpske. Pored hidroenergije geotermalna energija je najznacaji obnovljivi
izvor energije.
POREKLO
Rec geotermalno ima poreklo u dvema grckim recima geo (zemlja) i therme
(toplina) i znaci toplina zemlje, pa se prema tome toplinska energija
Zemlje naziva još i geotermalna energija. Toplina u unutrašnjosti
Zemlje rezultat je formiranja planete iz prašine i plinova prije
više od cetiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata
u stenama kontinuirano regeneriše tu toplinu, pa je prema tome geotermalna
energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplinu
iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta
obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama
i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje
se pojavljuje u obliku gejzira i vrucih izvora.
Spoljna kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljana
je od stena. Tvari iz unutarnjeg sloja neprestano izlaze na površinu
kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu oceana. Ispod kore nalazi se omotac
i on se protee do dubine od 2900 kilometara, a sacinjen je od spojeva
bogatih elezom i magnezijem. Ispod svega toga nalaze se dva sloja
jezgre – tekuci sloj i kruti sloj u samoj jezgri planeta.
Zemlja ima nekoliko slojeva. Osnovni slojevi su vanjska kruta kora (Crust),
tekuci omotac – plašt (Mantle), spoljna tekuca jezgra (Outer
Core) i unutrašnja kruta jezgra (Inner Core).
Poluprecnik Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i nitko zapravo ne zna što se tocno nalazi u unutrašnjosti, sve navedeno su zapravo
naucne pretpostavke izgleda unutrašnjosti planeta. Te pretpostavke
temelje se na eksperimentima u uslovima visokog pritiska i velikih temperatura.
Spuštanjem kroz spoljni sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste otprilike
17 °C do 30 °C po kilometru dubine (50 – 87 °F po milji
dubine). Ispod kore nalazi se omotac koji je sastavljen od delomicno rastopljenih
stena i temperatura tog omotaca je izmedu 650 i 1250 °C (1200 –
2280 °F). U samoj jezgru Zemlje temperature bi po nekim procenama
mogle biti izmedu 4000 i 7000 °C (7200 – 12600 °F). Buduci
da toplina uvijek prelazi sa toplijih delova na hladnije, toplina iz unutrašnjosti
Zemlje prenosi se prema površini i taj prijenos topline glavni je
pokretac tektonskih ploca. Na mjestima gdje se spajaju tektonske ploce
moe doci do propuštanja magme u gornje slojeve i ta magma se
tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma dode do površine
moe stvoriti vulkane, ali vecinom ostaje ispod površine te
stvara ogromne bazene i tu se pocinje hladiti, a taj proces traje od 5000
godina do milion godina. Podrucja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni
magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo
povecanjem dubine i takva podrucja izuzetno su pogodna za iskorištavanje
geotermalne energije.
Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50000 puta više
od sve energije koja se moe dobiti iz nafte i plina širom svijeta.
Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih
površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruce vode
i pare koja se moe dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi
se geotermalna energija najcešce pojavljuje u formi vulkana, izvora
vruce vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi
vec vekovima u obliku toplica odnosno rekreacijsko-lekovitog kupanja.
Ali razvoj nauke nije se ogranicio samo na podrucje lekovitog iskorištavanja
geotermalne energije vec je iskorištavanje geotermalne energije usmerio
i prema procesu dobivanja elektricne energije te grejanju domacinstava
i industrijskih postrojenja. Grejanje zgrada i iskorištavanje geotermalne
energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini nacini
iskorištavanja te energije. Geotermalna energija takoder se moe
iskoristiti i u druge svrhe kao što je na primer proizvodnja papira,
pasterizacija mlijeka, plivackim bazenima, u procesu sušenja drveta
i vune, planskom stocarstvu, te za mnoge druge svrhe.
Glavni nedostatak prilikom iskorištavanja geotermalne energije je
da nema puno mesta na svijetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju.
Najpogodnija su podrucja na rubovima tektonskih ploca, tj. podrucja velike
vulkanske i tektonske aktivnosti. Sljedeca slika prikazuje tektonsku kartu
svijeta i podrucja pogodna za iskorištavanje geotermalne energije.
Zemlja je podeljena na tektonske ploce koje se cijelo vrijeme krecu i
sudaraju i time stvaraju mjesta pogodna za iskorištavanje geotermalne
energije. Najpogodnija podrucja za iskorištavanje te energije nalaze
se na takozvanom Vatrenom prstenu (Ring of Fire).
Proizvodnja geotermicke energije iz Zemljine kore je uglavnom prostorno
ogranicena. To znaci da se postrojenja moraju izgraditi na mjestima bogatima
geotermickom energijom. Para koja izlazi iz zemlje ponekad moe biti
jako agresivna i izazvati koroziju i puknuce cjevovoda.
Elektrana na geotermicku energiju ponekad košta nešto više
od elektrane na plin jer se u troškove moraju ukljuciti i troškovi
bušenja.
PROIZVODNJA ELEKTRICNE ENERGIJE
Jedan
od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je
proizvodnja elektricne energije. Princip je isti, kao kad se elektricna
energija proizvodi u termoelektranama na ugalj ili mazut. Razlika je samo
u nacinu, na koji se dobiva vodena para. Za rentabilnu proizvodnju elektricne
energije slui geotermalna voda ili para s tepmeraturom vecom od
120 oC. Tu se koriste vruca voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora,
pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema
niti štetnih emisija plinova u atmosferu, ispušta se samo vodena
para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati
u najrazlicitijim okruenjima, od farma, osjetljivih pustinjskih
površina pa sve do šumsko-rekreacijskih podrucja.
Slika prikazuje pojednostavljeni princip generiranja elektricne energije
iz geotermalnih izvora. Vruca para i voda koriste se za pokretanje turbina
generatora, a iskorišcena voda i kondenzovana para vracaju se natrag
u izvor.
Poceci korištenja topline Zemlje za generiranje elektricne energije
veu se uz malo talijansko mjesto Landerello i 1904 godinu. Tamo
je te godine zapocelo eksperimentiranje s tim oblikom proizvodnje elektricne
energije, kada je para upotrijebljena za pokretanje male turbine koja
je napajala pet sijalica, a taj se eksperiment smatra prvom upotrebom
geotermalne energije za proizvodnju elektricne energije. Tamo je 1911
pocela gradnja prve geotermalne elektrane koja je završena 1913 i
nazivna snaga joj je bila 250 kW. To je bila jedina geotermalna elektrana
u svijetu kroz gotovo pola veka. Princip rada je jednostavan: hladna voda
upumpava se na vruce granitne stijene koje se nalaze blizu površine,
a van izlazi vruca para na iznad 200 °C i pod visokim pritiskom i
ta para onda pokrece generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u
uništena u drugom svjetskom ratu, postrojenja su ponovo izgradena
i proširena te se koriste još i danas. To postrojenje i danas
elektricnom energijom napaja oko milion domacinstava tj. proizvede se
gotovo 5000 GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svjetske proizvodnje
struje iz geotermalnih izvora. Iako je geotermalna energija obnovljivi
izvor energije, pritisak pare se u Landerello-u smanjio za 30% od 1950.
Udeo geotermalne energije u ukupno proizvedenoj energiji u svijetu iznosi
0.06 %. Procjenjuje se da u EU trenutno ima oko 380.000 toplinskih pumpi,
kojima se geotermalnom energijom zagrijavaju domacinstva. U 2004 godini
u EU pomocu geotermalne energije proizvedeno je 2058.9 MWth elektricne
energije Trenutno se u svijetu pomocu geotermalne energije dobiva 8.000
MW elektricne energije. U Americi drava subvencionira proizvodnju
geotermalne energije. Island geotermalnom energijom zadovoljava 85 % svojih
potreba..
Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:
• Princip suve pare (Dry steam) – koristi se iskljucivo vruca
para, tipicno iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno
pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip
i još uvijek se koristi jer je to daleko najeftiniji princip generiranja
elektricne energije iz geotermalnih izvora. Spomenuta prva geotermalna
elektrana na svetu u Landerello-u koristila je taj princip. Trenutno se
najveca elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi
u severnoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi elektricnu energiju
još od 1960 godine. Kolicina proizvedene elektricne energije iz tog
postrojenja još uvijek je dovoljna za potrebe grada velicine San
Francisco-a.
• Flash princip (Flash steam) – koristi se vruca voda
iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama
iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema
elektrani na površini smanjuje se tlak pa se vruca voda pretvara
u paru u pokrece turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraca se
natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Vecina modernih geotermalnih
elektrana koristi ovaj princip rada.
• Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi u
kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih
principa generiranja elektricne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog
principa vruca voda se koristi za grejanje tekucine koja ima znatno niu
temperaturu vrelišta od vode, a ta tekucina isparava ne temperaturi
vruce vode i pokrece turbine generatora. Prednost tog principa je veca
efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara
je puno veca nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost
sistema buduci da se upotrijebljena voda vraca natrag u rezervoar pa je
gubitak topline smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Vecina planiranih
novih geotermalnih elektrana koristiti ce ovaj princip.
• Hot-draj-rok metoda - je savremena metoda dobivanja geotermalne
energije, u kojoj se voda pumpa kroz jednu bušotinu u slojeve vrucih
stijena i kroz drugu bušotinu izlazi vodena para temp. 170 oC, koja
slui za proizvodnju elektricne struje. Pri zagrijavanju prostorija
energija geotermalne vode se direktno ili preko izmjenjivaca topline dovodi
do potrošaca topline. Termalna voda s niskom temperaturom i malim
sadrajem minerala moe se koristiti za navodnjavanje i / ili
zagrijavanje obradivog poljoprivrednog zemljišta.
Princip koji ce se koristiti kod izgradnje nove elektrane zavisi o vrsti
geotermalnog izvora energije, tj. o temperaturi, dubini i kvaliteti vode
i pare u odabranoj regiji. U svim slucajevima kondenzirana para i ostaci
geotermalne tekucine vracaju se natrag u bušotinu i time se povecava
izdrljivost geotermalnog izvora.
Jedan od izvora vruce vode na Islandu podoban za iskorištavanje geotermalne
energije. Island je drava koja najviše koristi svoj prirodni
poloaj za iskorištavanje geotermalne energije.
KORIŠCENJE GEOTERMALNE ENERGIJE U DRUGE SVRHE
Iskorišcavanje geotermalne energije je grejanje. Najveci geotermalni
sistem koji slui za grejanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom
glavnom gradu Reykjavik-u u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu
energiju, te se cak 89% islandskih domacinstava greje na taj nacin. Iako
je Island uverljivo najveci iskorišcavac geotermalne energije po
glavi stanovništva sa spomenutih 89% svih islandskih domacinstava
koja se greju na taj nacin, nije usamljen na podrucju iskorištavanja
geotermalne energije. Geotermalna energija se uveliko iskorišcava
i u podrucjima Novog Zelanda, Japana, Italije, Filipina te i nekih dijelova
SAD-a kao što je San Bernardino u Kaliforniji te u glavnom gradu
Idaho-a Boise-u.
Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povecanje prinosa.
Geotermalna energija mode se koristiti u industriji za sušenje biljnog
materijala, pasterizaciju, dehidraciju, itd. U bazene za rekreaciju i
lijecenje moe se dodavati direktno ili indirektno, da poveca temperaturu
postojece vode. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grejanje
staklenika za proizvodnju cvijeca i povrca. Pod grejanje staklenika ne
uzima se u obzir samo grejanje vazduha, vec se greje i zemljište
na kojem rastu biljke. Upotrebom te energije u staklenicima troškovi
proizvodnje mogu se smanjiti i do 35 %. Vekovima se ovo koristi u centralnoj
Italiji, a Madarska trenutno pokriva 80% energetskih potreba staklenika
geotermalnom energijom.
Toplinske pumpe su još jedna od upotreba geotermalne energije. Toplinske
pumpe troše elektricnu energiju za cirkulaciju geotermalne tekucine,
a ta tekucina kasnije se koristi za grejanje, hladenje, kuvanje i pripremu
tople vode i na taj nacin znatno se smanjuje potreba za elektricnom energijom.
Postoji još vrlo širok spektar upotrebe geotermalne energije,
ali nema potrebe sve detaljno objašnjavati. Neke od tih upotreba
su uzgajanje riba, razne vrste industrijske upotrebe, balneologija - upotreba
za rekreaciju i lecilišta (toplice), i slicno.
GEOTERMALNA ENERGIJA U NAŠOJ ZEMLJI
Korišcenje i eksploatacija geotermalne energije moraju postati intenzivniji
jer na to primoravaju sledeci faktori: tenzije naftno-energetske neravnotee,
neminovna tranzicija na trišnu ekonomiju, stalni porast deficita
fosilnih i nuklearnih goriva, pogoršavanje ekološke situacije
i porast troškova za zaštitu okoline. Najveci znacaj za Srbiju
imace direktno korišcenje geotermalne energije za grejanje i toplifikaciju
ruralnih i urbanih naselja i razvoj agrara i turizma.
Geotermalne karakteristike teritorije Srbije su veoma interesantne. To
je posledica povoljnog geološkog sastava terena i povoljnih hidroloških
i geotermalnih karakteristika terena. Gustina geotermalnog toka je glavni
parametar na osnovu kojeg se procenjuje geotermalni potencijal nekog podrucja.
On predstavlja kolicinu geotermalne toplote koja svakog sekunda kroz površinu
od 1 m2 dolazi iz Zemljine unutrašnjosti do njene površine.
Na najvecem delu teritorije Srbije gustina geotermalnog toplotnog toka
je veca od njegove prosecne vrednosti za kontinentalni deo Evrope, koja
iznosi oko 60 mW/m2. Najvece vrednosti od preko 100 mW/m2 su u Panonskom
basenu, centralnom delu june Srbije i u centralnoj Srbiji. Na teritoriji
Srbije van Panonskog basena nalazi se 160 prirodnih izvora geotermalnih
voda sa temperaturom vecom od 15°C. Najvecu temperaturu od njih imaju
vode izvora u Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošanickoj Banji
(78°C), Sijerinskoj Banji (72°C) itd. Ukupna izdašnost svih
prirodnih geotermalnih izvora je oko 4.000 l/s. Pema sadašnjim saznanjima
na teritoriji Srbije postoji 60 nalazišta geotermalnih voda sa temperaturom
vecom od 15°C do dubine od 3000 m. Ukupna kolicina toplote koja se
nalazi akumulirana u nalazištima geotermalnih voda u Srbiji do dubine
od 3 km, oko dva puta je veca od ekvivalentne toplotne energije koja bi
se mogla dobiti sagorevanjem svih vrsta ugljeva iz svih njihovih nalazišta
u Srbiji. Izdašnost 62 veštacka geotermalna izvora, tj. geotermalne
bušotine, na podrucju Vojvodine je oko 550 l/s, a toplotna snaga
oko 50 MW, a na ostalom delu Srbije iz 48 bušotina 108 MW. Na teritoriji
Srbije pored povoljnih mogucnosti za eksploataciju toplotne energije i
ostalih geotermalnih resursa iz geotermalnih voda, postoje i povoljne
mogucnosti za eksploataciju geotermalne energije iz "suvih"
stena, tj. stena koje ne sadre slobodnu podzemnu vodu. U tom slucaju
voda se upumpava u podzemne tople stene gde se zagreva. Ispumpavanjem
tako zagrejane vode ostvaren je prenos energije iz toplih stena. Eksploatacija
energije iz ovog resursa nece poceti u dogledno vreme kada se uzme u obzir
i trenutno minimalno korišcenje prirodnih izvorišta tople i
lekovite vode mada su u svetu razvijene i tehnologije za tu primenu. U
našoj zemlji postoji veliki broj geotermalnih izvora s razlicitim
temperaturama vode. Temperatura zemlje se za svakih 100 m povecava za
3 oC. Na dubinama od 1 do 3 km u RS su locirani izvori vode s temperaturom
od 80-150 oC. Oni se za sada koriste samo u banjsko-rekreacijske svrhe
u Banji Vrucici, Guberu, Laktašima, Mljecnici, Slatini, Vilinom Vlasu
i Gornjem Šeheru (sada zvanom Sprske Toplice). Posebno mnogo imamo
geotermalnih izvora, cija se toplina moe iskoristiti u poljoprivredi,
ribogojstvu, industriji, balenologiji, itd.. Studiju mogucnosti korištenja
geotermalne energije iz naših izvora je neophodno izraditi.
ZAKLJUCAK
Buduci da je procijenjena totalna kolicina geotermalne energije koja bi
se mogla iskoristiti znatno veca nego sveukupna kolicina energetskih izvora
baziranih na nafti, uglju i zemnom plinu zbrojenih zajedno trebalo bi
geotermalnoj energiji svakako pridati vecu vanost. Narocito ako
se uzme u obzir da je rijec o jeftinom, obnovljivom izvoru energiju koji
je usto i ekološki prihvatljiv. Buduci da geotermalna energija nije
svuda lako dostupna, trebalo bi iskoristiti barem mjesta na kojima je
ta energija lako dostupna (rubovi tektonskih ploca) i tako barem malo
smanjiti pritisak na fosilna goriva i time pomoci Zemlji da se oporavi
od štetnih staklenickih plinova.
Geotermalna energija je svuda ispod nas. Negde je lako dostupna ili sama
izlazi na površinu zemlje u obliku tople vode ili pare, a negde je
na velikoj dubini i prakticno nedostupna.
• Geotermalna energija u Srbiji se simbolicno koristi, samo
sa 86 MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u bogatije zemlje.
• Istraivanja su pokazala da Srbija ima znacajne mogucnosti
za korišcenje geotermalne energije i da u buducnosti treba planirati
njeno vece ucešce u energetskom bilansu.
• Postojeci rezultati pokazuju da bi se sa intenzivnim programom
razvoja geotermalnih resursa mogao do 2015. godine da postigne nivo zamene
od najmanje 500.000 tona uvoznih tecnih goriva godišnje.
PROCITAJ
/ PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:
|
|
preuzmi seminarski rad
u wordu » » »
Besplatni
Seminarski Radovi
|
|