SEMINARSKI RAD IZ EKOLOGIJE -
EKOLOŠKOG MENADŽMENTA
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
OBNOVLJIVI I NEOBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
Neobnovljivi izvori energije
|
Tip | Efikasnost |
monokristalne | do 24 % |
polikristalne | do 15 % |
amorfni silicijum | do 10 % |
bakar indijum diselenid (CIS) | do 12 % |
Fotonaponski sistemi koriste se za razne primene: za napajanje svemirskih
satelita i brodova, za obezbedivanje elektricne energije u objektima gde
ne dospeva distributivna elektricna mreža, za napajanje raznih signalnih
i telekomunikacionih uredaja. Snage instaliranih sistema za fotonaponsku
konverziju krecu se od 1 W do 1 MW. Veci solarni sistemi su napravljeni
sa ciljem da dobijenu elektricnu energiju prebacuju u elektricnu distributivnu
mrežu cime doprinose smanjenju zagadenja životne sredine, a istovremeno
ostvaruju finansijsku dobit.
Sistem za fotonaponsku konverziju sastoji se od fotonaponskih modula,
akumulatora i elektronskog regulatora koji brine o punjenju i pražnjenju
akumulatora, osiguraca, prekidaca i elektricnih provodnika. Pored ovoga
potrebna je i odgovarajuca noseca konstrukcija za montažu fotonaponskih
modula. Ukoliko je potrebno da se obezbedi napajanje naizmenicnom strujom
napona 220 V koristi se invertor odgovarajuce snage.
Ukoliko se fotonaponski sistem prikljucuje na elektricnu distributivnu
mrežu potrebno je ugraditi odgovarajuci pretvarac koji vodi racuna o potrebnom
naponu, frekvenciji i faznom stavu da bi se obezbedilo uspešno prenošenje
energije u mrežu.
Interesantna je, u svetu sve više primenjivana, upotreba fotonaponskih
modula kao fasadnih ili krovnih elemenata koji zamenjuju klasicne materijale.
Na taj nacin preko ostvarene proizvodnje elektricne energije vrši se otplata
investicije, što nije slucaj za klasicne krovne i fasadne materijale.
Proizvodnja fotonaponskih sistema u celom svetu beleži godišnji rast od
preko 40%.
Cena fotonaponskih modula se u svetu krece oko 3 do 4 Evra/W u zavisnosti
od velicine sistema i tipa celija.
Vecina zemalja je uvela podsticajne mere za sve one koji se odluce za
investiranje u obnovljive izvore energije. U tome najviše prednjace Nemacka,
Amerika, Danska i Španija. U tim i još mnogim zemljama odredene su znatno
vece tarife cena isporucene elektricne energije od važecih cena za potrošace.
Energija suncevog zracenja transformiše se u toplotu na apsorberu prijemnika
suncevog zracenja. Takve prijemnike nazivamo toplotnim kolektorima. Efikasnost
ove transformacije energije krece se na klasicnim tipovima kolektora od
35 do 55 %.
Toplotni kolektori se po tipu fluida koji cirkuliše kroz njih dele na
kolektore sa tecnim fluidom i na kolektore sa vazduhom. Po opsegu temperatura
u kom rade kolektori mogu da se svrstaju u dve grupe: niskotemperaturni
(ravni kolektori i kolektori sa vakuumskim cevima) i kolektori sa koncentrisanjem
suncevog zracenja koji mogu biti srednjetemperaturni i visokotemperaturni.
Klasicni ravni kolektori su najpovoljniji u pogledu cena ali su u hladnijim
periodima godine manje efikasni zbog toplotnih gubitaka. U tim periodima
dolaze do izražaja vakuumski kolektori koji se sastoje od vakuumskih staklenih
cevi u kojima je smeštena apsorbciona površina. Njihova cena je veca i
preporucuju se za primenu u stambenim objektima u kojima se stalno boravi.
Za objekte na moru ili one koji se koriste pretežno leti preporucuju se
jeftiniji klasicni ravni kolektori.
Vazdušni kolektori se koriste za zagrevanje prostora ili u sušarama lekovitog
i drugog bilja. Prilikom zagrevanja prostora obicno se zagrejan vazduh
upumpava u podzemni akmulator toplote koji se nalazi ispod stambenog objekta
i sastoji se od komada kamena. U vecernjim i nocnim satima akumulirana
energija se pomocu vazduha uvodi u prostorije.
Pomocu ogledala se grade razni oblici fokusirajucih površina koje koncentrišu
energiju suncevog zracenja na prijemnik. Na taj nacin se postižu visoke
temperature koje se u nekim slucajevima koriste za vrlo specijalizovane
livnice metala. Najinteresantnije su primene zagrevanja vode cija se para
koristi za proizvodnju elektricne energije pomocu parnih turbina. Takode
na ovaj nacin se greje voda za podmirivanje potreba u naseljima koja imaju
distribuciju tople vode.
Sastoji se od solarnog bojlera, cirkulacione pumpe, elektronskog diferencijalnog
termostata, kolektora i cevi, nepovratnog ventila, ekspanzione posude
i nekoliko slavina.
Solarni bojler u sebi sadrži izmenjivac toplote u obliku spiralne cevi
cija je površina veca nego u slucaju izmenjivaca za primenu uz neki kotao
na cvrsto, tecno ili gasovito gorivo. Obicno se koriste bojleri koji imaju
dva izmenjivaca i elektrogrejac. Diferencijalni termostat meri temperaturu
u bojleru i na izlazu iz kolektora. U periodu dok je temperatura u kolektoru
veca za desetak stepeni od temperature u bojleru ukljucuje se cirkulaciona
pumpa i tada je omogucen efikasan prenos energije od kolektora do vode
u bojleru. Nepovratni ventil sprecava da se nocu voda hladi preko kolektora.
U objektima u kojima ne postoji elektricna energija primenjuje se termosifonski
sistem gde topla voda kao lakša iz kolektora svojom prirodnom cirkulacijom
odlazi u bojler gde se hladi i vraca u kolektor. Ovakvi sistemi su jeftiniji
i jednostavniji za montažu.
Sistematska istraživanja i razvoj vetroenergetskih sistema kod nas prakticno
ne postoje ili ako postoje stalno se nalaze u pocetnoj fazi. Do danas
je razvoj vetroenergetike (ako se uopšte može govoriti o razvoju) tekao
uglavnom kroz zalaganje entuzijasta, kako u naucnim ustanovama tako i
u privrednim organizacijama. Entuzijasti su samostalno izgradili nekoliko
malih sistema, bilo je i uvoza vetrogeneratora radi testiranja i korišcenja
ali ni jedan od tih pokušaja nije bio klica nekog šireg razvoja.
Vetar je jedan od osnovnih parametara koji se mere na meteorološkim stanicama
širom zemlje. Merenja vetra i podaci o njemu ne mogu se direktno koristiti
za detaljnu procenu eolske energije, vec samo za globalnu. Po ispitivanjima
koja je izvršio RHMZ, naša zemlja se ubraja u podrucja sa znatnim energetskim
potencijalom. Izrazito vetrovita podrucja su u planinskim oblastima i
duž Jadranskog mora. U Srbiji se izdvajaju delovi Vojvodine i planinske
oblasti Južne i Istocne Srbije, uglavnom iznad 100-1500 m nadmorske visine.
Prema ovoj opštoj proceni raspodele vetra racunat je fluks energije vetra
za standardnu visinu 10 i 50m iznad površine tla i krece se od 400-800
W/m2.
Ova relativno povoljna ocena energetskog potencijala vetra treba da omoguci
dalja istraživanja u zavisnosti od lokaliteta, kao i uticaje meteoroloških
pojava koje mogu ograniciti ili potpuno onemoguciti njihovo korišcenje
- velike ledene naslage, jaki udari vetra, udari groma itd. Za pouzdanu
procenu vetroenergetskog potencijala neophodna su dodatna istraživanja.
U šire navedenim lokacijama postoje mikro lokacije koje su od posebnog
interesa za eolsku energetiku. Kao ilustracija mogu poslužiti cinjenica
da merenja izvršena na Kopaoniku na mestu samo 1km udaljenom od meteorološke
stanice, pokazuje da je tu vetroenergetski potencijal za 70% veci od potencijala
na lokaciji stanice.
Ovo nije cudno jer na vetroenergetski potencijal u nekoj tacki bitno uticu
tri odredišta:
1. U makroskali, geografski položaj
2. U mezoskali, konfiguracija terena (u primeru Kopaonika ovo je dominantno)
3. U mikroskali, rastinje i druge lokalne prepreke vazdušnom strujanju
Procenjuje se da su naše mogucnosti u razvoju vetroenergetike uslovno
velike.
Pod ovim podrazumevamo: iako u našim oblastima ne duvaju jaci sezonski
vetrovi, u priobalju Jadrana, u dolinama vecih reka, u Vojvodini, na vecim
planinskim visoravnima i nizu drugih specificnih lokaliteta, srednje brzine,
a verovatno i distribucije brzine po vremenu su pogodne za vetroenergetiku.
Trenutno u našoj zemlji nema nijedne eolske elektrane. Postoji u okolini
Subotice jedna zapuštena vetrenjaca za koju ima interesovanja da se obnovi
u cilju istraživanja, ali za sada je i to u formi projekta. Jedini privredni
subjekt koji se interesuje za prakticnu primenu trenutno jesu Srbijašume,
koje žele da u Deliblatskoj pešcari u udaljenim krajevima za svoje potrebe
podignu dve male vetrenjace za pumpanje vode. Ovim projektom trenutno
se bave u Institutu "Nikola Tesla".
Glavni uzroci nezastupljenosti eolskih elektrana jeste cena elektricne
energije koja je vrlo dugo bila i po 10 puta veca od proizvodne u TE,
pa nije bilo ekonomskog interesa za njegovu izgradnju. Bliža buducnost
razvoja vetrogeneratora u Jugoslaviji u funkciji povezivanja u energetsku
mrežu nije svetla. Oblasti gde bi mogli da nadu svoju primenu jesu mali
sistemi koji bi uglavnom mogli služiti za napajanje u udaljenim oblastima
gde nije isplativo izgraditi mreže
Pošto za eolske turbine nema troškova za gorivo, kada su izgradeni jedini
troškovi idu na rad elektrane i održavanje. Moderne turbine su konstruisane
da rade nekih 120 000 casova tokom veka trajanja od 20 godina. To je daleko
više od automobilskog motora koji je predviden da radi 4000 - 6000 casova.
Iskustva pokazuju da se troškovi održavanja vrlo niski kod novih turbina
ali rastu sa starenjem turbine. Za novije mašine procenjena vrednost troškova
održavanja je 1.5-2% godišnje od osnovnih investicionih troškova.
Ukupni troškovi se mogu i iskazati i preko proizvedenog kW i iznose 1-2cECU/kW.
Ovo ukljucuje zakup zemljišta, održavanje i osiguranje. Operacionalni
troškovi variraju od zemlje do zemlje i izmedu mesta za izgradnju. Nemacki
podaci ukazuju da se troškovi osiguranja i garancija prepolove pri prelasku
sa 200kW na 500kW i krecu se od oko 25 ECU/kW za 200kW mašine i padaju
na 15ECU/kW za 500kW mašine. Trenutne cene energije za odgovarajuce eolske
farme srednje velicine cene od 850 ECU/kW su 9.6cECU/kW za brzinu od 5m/s
i padaju na 3.4cECU/kW za brzinu od 10m/s. (Sve brzine vetra se odnose
na visinu glavcine).
Plima i oseka su posledica delovanja Sunca i Meseca na vodu u okeanima.
Amplituda plime i oseke zavisi od medusobnog položaja Sunca, Meseca i
Zemlje.
Amplituda i frekvencija razlicite su na pojedinim obalama.
Npr. amplitude plime i oseke na Sredozemnom moru su 10cm, a na Atlanskom,
Tihom i Indijskom okeanu prosecno 6-8m. Na pojedinim mestima obale u zapadnoj
Francuskoj i u jugozapadnom delu Velike Britanije amplituda dostiže i
više od 12m.
Na zapadnoevropskoj atlanskoj obali vremenski razmak izmedu dve plime
iznosi 12 sati i 25 minuta, a na obalama Indokine nastaje samo jedna plima
u 24 casa.
Za energetsko iskorišcavanje plime i oseke potrebno je odabrati pogodno
mesto na obali, na kojoj je velika amplituda plime uz mogucnost izolacije
dela morske površine (izgradnjom pregrade) radi stvaranja akumulacionog
bazena. Najjednostavniji nacin korišcenja postiže se ugradnjom turbina
koje rade samo u jednom smeru strujanja vode.
Da bi se produžilo vreme pogona, može se postaviti turbina koja radi u
oba smera strujanja vode: iz bazena i u bazen. Postoji varijanta da turbina
radi i kao pumpa, bilo za prebacivanje vode iz bazena u more, bilo iz
mora u bazen. Na ovaj nacin bolje se iskorišcava potencijalna energija
plime i oseke.
Medutim, kakav god da se odabere nacin iskorišcavanja energije plime i
oseke, ne može se postici pogon bez prekida niti konstantna snaga. To
pokazuje da je proizvodnja el.energije na toj osnovi nemoguca izolovano,
bez saradnje s drugim postrojenjima za proizvodnju el.energije. Takve
se elektrane moraju ukljuciti u elektroenergetski sistem u kojem ostale
elektrane imaju ukupnu snagu nekoliko desetina puta vecu od snage tih
elektrana. Da postrojenje bude ekonomski opravdano treba ispuniti dva
zahteva: dužina brane ne sme biti predugacka, a dubina mora na mestu brane
ne sme biti previše duboka.
Ukupna energija plime i oseke procenjuje se na 26000TWh odnosno 2230Mtoe
u godini. Trecina se gubi u plitkim morima. Srednja amplituda plime na
okeanskim širinama manja je od 1m, a energetsko iskorišcavanje plime i
oseke ekonomski je opravdano ako je amplituda veca od 2m. Zbog toga se
racuna da je od ukupne energije plime i oseke iskoristivo samo 2%, a to
je 520TWh godišnje, što je oko 3% današnje godišnje proizvodnje el. energije
(oko 15000TWh). Stvarna el.energija je još manja, jer se uz najpovoljnije
dimenzionisanje može iskoristiti samo 25% teorijske proizvodnje.
U Francuskoj je izgradena jedna takva elektrana. To je La Rance stavljena
u pogon 1966. godine. Ima 24 turbine koje mogu raditi i kao pumpe za oba
smera strujanja vode. Ukupna snaga turbina je 240MW. Godišnja proizvodnja
iznosi 608GWh (20% od teorijske proizvodnje), a 64 GWh je potrebno za
pumpanje (ta se energija uzima iz sistema). Iskoristiva zapremina bazena
iznosi 184 miliona m3, površina mu je 22km2, a dužina oko 20km. Dužina
pregrade je oko 720m.
U Rusiji nedaleko od Murmanska izgradena je eksperimentalna elektrana
(u pogonu od 1968. godine) snage 800kW.
Veliki investicioni troškovi govore protiv izgradnje ovakvih elektrana,
a osim toga na povoljnim lokacijama ukupna moguca proizvodnja el.energije
predstavlja samo marginalnu kolicinu potrebne energije.
Dovede li se topla voda sa morske površine u prostor dovoljno niskog
pritiska, ona ce se pretvoriti u paru, pa se tom parom mogu pokrenuti
parne turbine, ako je kondezator hladen vodom iz vecih dubina, koja ima
nižu temperaturu. U turbini se iskorišcava ta razlika izmedu temperature
na površini i u dubini mora, odnosno izmedu pritisaka koji odgovaraju
tim temperaturama.
Prvo i jedino takvo postrojenje od 22kW izgradeno je 1919. godine na Kubi.
Ono je pokazalo tehnicku mogucnost iskorišcavanja tog energetskog izvora,
ali nije našlo prakticnu teoretsku primenu zbog velikih investicionih
troškova. Investicije po jedinici snage za takvu elektranu vece su nego
za HE, a ona se može graditi samo na obalama u tropskom pojasu, tamo gde
je temperatura mora dovoljno visoka.
Procenjeno je da bi se u ovakvim postrojenjima moglo proizvesti 600000
TWh el.energije, a to je oko 40 puta više od današnje svetske proizvodnje
el.energije.
Buduci da se ta energija može iskorišcavati samo u malom broju podrucja
(potrebna je dovoljna dubina blizu obale) i da je potrošnja el.energije
u tropskim i suptropskim podrucjima mala, ne možemo ocekivati vecu upotrebu
ovakvog izvora energije.
Talasi nastaju delovanjem vetra, a vetar delovanjem Sunca. Osnovne karakteristike
talasa su visina i dužina. Vremenski razmak izmedu dve amplitude srazmeran
je drugom korenu dužine talasa. Energija talasa srazmerna je kvadratu
visine talasa i obrnuto srazmerne vremenskom razmaku izmedu dve amplitude.
Energija naglo opada su dubinom, pa na dubini od 20m iznosi samo 20% od
energije neposredno ispod površine, a na dubini od 50m samo oko 2% od
energije neposredno ispod površine.
Snagu talasa definišemo po jedinici površine upravnu na smer kretanja
talasa.
Ona može iznositi i 10kW/m2, ali i oko nule. Npr. za podrucje severnog
Atlantika, na otvorenom moru izmedu Škotske i Islanda u 50% vremena snaga
valova je 3.9kW/m2 ili veca. Snagu talasa možemo odrediti po metru dužine
na morskoj površini.
Tako definisana snaga talasa menja se sa brzinom vetra i zavisi od godišnjeg
doba i vremenskih prilika. Na spomenutom delu Atlantika u 50% vremena
leti je snaga 10kW/m ili veca, a zimi 95kW/m ili veca.
Dužina obala uz okeane svih pet kontinenata (bez polova) iznosi oko 100
miliona metara, pa ako se racuna s prosecnom srednjom snagom od 10kW/m,
dobija se prosecna godišnja snaga od 1TW, odnosno godišnja energija od
oko 9000TWh, što je oko 60% današnje proizvodnje el.energije.
Svakako, da ce zbog lakšeg dovodenja energije potrošacima na kopno, biti
jednostavnije iskorišcavati energiju neposredno uz obalu, iako je energija
talasa na otvorenom moru mnogo veca.
Iskorišcavanje energije talasa ce biti ograniceno zbog geografskih faktora
i ekonomskih ogranicenja, u prvom redu izazvanih problemom prenosa tako
proizvedene el.energije.
Literatura:
1. Diplomski rad – Alic Senad
2. Diplomski rad – Ristic Bogosav
3. www.energetika-net/sunce.com
4. www.energetika-net/vetar.com
preuzmi seminarski rad u wordu » » »
Besplatni Seminarski Radovi