EDUKACIJA IZ OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE NA FAKULTETU TEHNIČKIH NAUKA

Transcription

1 EDUKACIJA IZ OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE NA FAKULTETU TEHNIČKIH NAUKA Vladimir A. Katić 1, Zoltan Čorba 2, Dragiša Vilotić 3, Dragan Šešlija 4, Rade Doroslovački 5, Srđan Kolaković 6, Ilija Kovačević 3, Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, Srbija 1 katav@uns.ac.rs, 2 zobos@uns.ac.rs, 3 vilotic@uns.ac.rs, 4 seslija@uns.ac.rs, 5 ftndean@uns.ac.rs, 6 kolak@uns.ac.rs, 7 ilijak@uns.ac.rs, Kratak sadržaj: U radu su prikazani studijski programi i neke nastavne aktivnosti Fakulteta tehničkih nauka iz oblasti OIE, kojima je on odgovorio na potražnju privrede i velika interesovanja studenata. Time je postavljena solidna osnova za stvaranje snažne kadrovske strukture, odnosno za brz i uspešan razvoj ove, danas, sudbonosne oblasti za dalji održivi razvoj naše zemlje, ali i šireg okruženja. Ključne reči: Fakultet tehničkih nauka, Obnovljivi izvori energije, Nastava EDUCATION IN THE FIELD OF RENEWABLE ENERGY SOURCES AT THE FACULTY OF TECHNICAL SCIENCES Abstract: The paper presents the study programs and some teaching activities of the Faculty of Technical Sciences in the field of renewable energy, by which it responded to the demand of the economy and the large interest of students. This has set a solid foundation for the creation of a strong human resource structure and for a swift and successful development of nowadays, the most important field of human activities for further sustainable development of our country, but also the wider environment. Key Words: Faculty of Technical Sciences, Renewable Energy Sources, Lectures 1. UVOD Oblast obnovljivih izvora energije (OIE) je u poslednjih desetak godina u fokusu borbe za smanjenje emisije gasova staklene bašte (CO 2 i dr.), odnosno protiv klimatskih promena. Veliki broj naučnih projekata je urađen na ovu temu, radi određivanja potencijala i utvrđivanja najboljih načina za njihovo korišćenje. Od velikog broja mogućih obnovljivih izvora, najviše rezultata je ostvareno u primeni energije vetra, sunca, malih vodenih tokova (hidro energije), biomase (biogasa, bioulja i sl.) i dr. Značajni energetski kapaciteti su podignuti širom sveta, a pogotovu u Evropi, gde je Evropska unija svojom podsticajnom politikom i postavljanjem visokih ciljeva (agenda 2020) doprinela brzom razvoju industrije i izgradnji elektrana, koje koriste obnovljive izvore energije. Prema poslednjim podacima u svetu ima oko 1560 GW instalisanih kapaciteta za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora, a nivo investicija je bio 214,4 milijardi US dolara [1]. Na slici 1 prikazan je pregled stanja u svetu na kraju god., sa podacima iz god. i sa kraja god., radi poređenja. Vidi se da je najzastupljenije korišćenje vodene energije, koje već ima dugu tradiciju (1.000 GW). Od novijih izvora, najviše se koristi energija biomase, vetra i sunca. Ako se pogledaju podaci od pre deset godina (2004), najveće povećanje je u kapacitetima solarnih elektrana (sa 2,6+0,4=3 GW u na 139+3,4=142,4 GW na kraju god.). Ovo ukazuje na brz razvoj i na dobru perspektivu. Takođe, solarna energija se širom sveta koristi i za grejanje (sanitarne vode), tako da je instalisano čak 326 GW th toplotnih izvora. Poseban segment predstavlja korišćenje bio mase za potrebe transporta, odnosno za proizvodnju bio-goriva (etanol, biodizel i dr.), gde je u god. proizvedeno 113,5 milijardi litara

2 Slika 1 Pregled stanja korišćenja OIE u svetu [1]. U Srbiji je ovaj veliki naučni, investicioni i graditeljski zamah doprineo je da se veliki broj stručnjaka orijentiše na proučavanje, bavljenje ili rad u ovoj oblasti, ali i da značajan broj mladih ljudi, posebno studenata, iskaže svoj interes za bavljenje energetikom, a posebno obnovljivim izvorima energije. Do sada je puno urađeno u pogledu sagledavanja potencijala, donošenju odgovarajuće pravne regulative, određivanju najboljih lokacija (katastar elektrana) i davanja državnih podsticaja [2]. Procenjeno je da je ukupan potencijal za korišćenje obnovljivih izvora oko 5,6 Mtoe/god., a na slici 2 je prikazan ovaj potencijal po vrstama obnovljivih izvora. Uočljiv je napredak u pogledu primene hidro energije (malih hidro-elektrana), solarne energije i bio mase, dok su velika očekivanja prema energiji vetra. Takođe, vidi se da je dosta potencijala ostalo neiskorišćeno (unused), pogotovu u pogledu biomase i hidroenergije. Slika 2 Procenjeni tehnički kapacitet korišćenja obnovljivih izvora u Srbija [2]. Sve ovo je podstaklo nastavnike i stručnjake sa Fakultetu tehničkih nauka da razmotre mogućnosti otvaranja novih predmeta, studijskih programa i programa stručne prakse u ovoj oblasti. U ovom radu je dat pregled trenutno aktivne obrazovne strukture, kao i nekih postignutih rezultata

3 2. EDUKACIJA IZ OBLASTI OIE Na Fakultetu tehničkih nauka studenti imaju priliku da izučavaju problematiku obnovljivih izvora energije praktično na svim nivoima studija (osnovnom, master, specijalističkim i doktorskim), kako u sklopu akademskih, tako i programa strukovnih studija. U nastavku će biti predstavljen kratak pregled ovih studijskih programa i dopunskih aktivnosti na fakultetu, koje su takođe u funkciji studenata i njihovog uspešnijeg obrazovanja Osnovne studije Konkursom za upis u prvu godinu studija na FTN-UNS u školskoj 2013/14. godini otvoreno je ukupno 4227 mesta, a od toga 2260 mesta na prvom, odnosno osnovnom nivou studija (akademskih i strukovnih) [3]. Iz oblasti obnovljivih izvora, ponuđena su dva studijska programa: 1. Elektroenergetika-obnovljivi izvori električne energije (osnovne strukovne studije, 3 god., 180 ESPB) 2. Čiste energetske tehnologije (osnovne akademske studije, 4 god., 240 ESPB). sa ukupno 60+60=120 mesta. U školskoj 2013/14. god. upisano je ukupno 22+25=47 studenata. Pored toga, predmeti koji pokrivaju ovu oblast, izučavaju se i na studijskim programima osnovnih akademskih studija (4 god., 24 ESPB): 1. Energetika, elektronika i telekomunikacije (moduli: Elektroenergetika), 2. Energetika i procesna tehnika i 3. Inženjerstvu zaštite životne sredine. Zainteresovanost studenata za ovu oblast se ogleda i u njihovoj želji da urade stručnu praksu u firmama, koje se ili direktno bave i imaju odeljenja vezano za ovu problematiku. Tako je ostvarena izvrsna saradnja sa firmama Energotehnika-Južna Bačka, JP EPS- Elektrovojvodina, Elektromreže Srbije, Viktorija grupa i dr. Pored toga, stručnjaci fakulteta su projektovali i postavili u malu krovnu foto-naponsku elektranu (8kW), kao specifičnu laboratoriju na otvorenom, gde studenti stiču praktična znanja (slika 3). Takođe, u prethodnih pet godina u sklopu završnih radova na studijskim programima Energetika, elektronika i telekomunikacije, Elektroenergetika-obnovljivi izvori električne energije i Inženjerstvu zaštite životne sredine obrađen je veliki broj tema vezanim za korišćenje pre svega energije vetra i sunca, ali i hidro-energije, bio mase, bio gasa i otpada. Slika 3 Solarna elektrana na ravnom krovu FTN-a (snaga fotonaponskih panela 9,6 kwp, snaga invertora.8 kw): svojevrsna laboratorija na otvorenom

4 2.2. Master akademske studije Na nivou master akademskih studija, raspoloživa su dva studijska programa 1. Elektroenergetika Distribuirani elektroenergetski resursi (master akademske studije, 1 god., 60 ESPB) i 2. Čiste energetske tehnologije (master akademske studije, 1 god., 60 ESPB). s tim da na ovaj drugi program, još nisu upisani studenti, jer prva generacija osnovnih akademskih studija ovog studijskog programa je trenutno na drugoj godini (očekuje se da će upis biti aktuelan od šk. 2017/18. god.) Pored toga, predmeti vezani za problematiku OIE se izučavaju i na sledećim studijskim programima: 1. Elektroenergetika Elektroenergetski sistemi 2. Elektroenergetika Energetska elektronika i električne mašine 3. Energetika i procesna tehnika i 4. Energetski menadžment. I u sklopu master studije, veliki broj studenata je uzeo teme svojim master radova vezane za problematiku OIE. Značajno je napomenuti da su, u skladu sa politikom Fakulteta tehničkih nauka, najznačajniji rezultati istraživanja iz ovih master teza objavljeni na nekoj od domaćih naučnih konferencija ili publikovani u Zborniku radova Fakulteta tehničkih nauka, koji ima rang nacionalnog časopisa (M53) Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja Republike Srbije. Par interesantnih naslova ovih radova, koji su urađeni na Katedri za energetsku elektroniku i pretvarače, navedeno je u literaturi [4-7] Specijalističke studije U sklopu specijalističkih studija, posebno je aktuelan studijski program specijalističkih strukovnih studija Energetika, elektronika i telekomunikacije, koji ima modul Obnovljivi izvori električne energije. Ovaj program uglavnom pohađaju studenti, koji već duži niz godina rade u privredi, ali su im sada potrebna nova znanja, kao zbog preorijentacije njihovih firmi na segmente projektovanja i korišćenja OIE, tako i zbog svog ličnog usavršavanja i boljih izgleda za buduću karijeru Doktorske studije Slično kao kod specijalističkih studija, i u sklopu doktorskih studija na studijskom programu Energetika, elektronika i telekomunikacije, nudi se niz predmeta iz OIE, s tim da je sad problematika fokusirana na napredne tehnike i najnovija istraživanja ove oblasti. Urađeno je nekoliko doktorskih disertacija iz kojih su publikovani naučni radovi u vrhunskim svetskim časopisima, a koji su imale značajan odjek u akademskoj javnosti (veliku citiranost) [8-10]. 3. LABORATORIJE ZA OIE Za nastavni proces i uspešnu edukaciju, veoma su važne kvalitetne laboratorije, gde studenti mogu da steknu praktična iskustva i dobiju priliku da rade sa realnim sistemima OIE. Na Departmanu za energetiku, elektroniku i telekomunikacije, godine u sklopu Tempus projekta CEFES (Cost Effective & Environmentally Friendly Energy Systems), osnovana je Laboratorija za obnovljive i distribuirane izvore električne energije, koja je bila stožer razvoja ove oblasti. U njoj je rađeno niz pomenutih diplomskih, master radova, ali i doktorskih disertacija, a danas su njene aktivnosti proširene i na oblast električnih vozila i infrastrukture za napajanje električnom energijom ovih vozila. Detalji iz ove laboratorije su prikazani na slici CENTAR ZA OBNOVLJIVE IZVORE I KVALITET ELEKTRIČNE ENERGIJE Kao svojevrsna podrška aktivnostima u edukaciji, na Fakultetu tehničkih nauka je godine formiran Centar za obnovljive izvore i kvalitet električne energije, koji je preuzeo na sebe stručne aktivnosti oko projektovanja i realizacije energetskih sistema zasnovanih na obnovljivim 220 4

5 izvorima energije. Kao jedan od prvih rezultata, urađen je projekat i uz pomoć studenata i realizovana ranije pomenuta foto-naponska (FN) elektrana na krovu FTN-a (slika 3). U prethodnih, skoro 5 godina rada, najveći poslovi su bili vezani za proširenje kapaciteta otvorenih laboratorija na FTN (u izgradnji je nova foto-naponska elektrana sa mešovitim sastavom FN panela), kao i u ekspertizi i projektovanju novih kapaciteta na raznim lokacijama u Srbiji. Slika 4 Laboratorija za obnovljive i distribuirane izvore električne energije (detalji) 5. ZAKLJUČAK Fakultet tehničkih nauka je posvetio veliku pažnju praćenju savremenih interesovanja i potreba studenata i privrede i pravovremeno odgovorio otvaranjem niza studijskih programa iz oblasti OIE. Time je postavljena solidna osnova za stvaranje snažne kadrovske strukture, odnosno za brz i uspešan razvoj ove, danas, sudbonosne oblasti za dalji održivi razvoj zemlje, ali i šireg okruženja. 6. LITERATURA [1] *** Renewables 2014: Global Status Report, REN21, [2] *** National Renewable Energy Action Plan of the Republic of Serbia, Ministry of Energy, Development and Environmental Protection, belgrade, 2013, [3] *** Razvojne aktivnosti nastavnog procesa na FTN-u, Uredili: R.Doroslovački, V.A. Katić, Fakultet tehničkih nauka, Edicija: Tehničke nauke Monografije, Br. 56, FTN Izdavaštvo, Novi Sad, 2014 [4] Mladen Landeka, Vladimir Katić, "Tehno-ekonomska analiza vetroparkova u Vojvodini", Zbornik radova Fakulteta tehničkih nauka, Edicija: Tehničke nauke Zbornici, God. 28, Br.16, 2013, pp [5] Milan Figl, Zoltan Čorba, Vladimir Katić, Postupak projektovanja solarnih FN elektrana sa primerom 7 kw sistema, Zbornik radova Fakulteta tehničkih nauka, Edicija: Tehničke nauke Zbornici, God.27, Br.1, 2012, pp [6] Dejan Krga, Vladimir Katić, Zoltan Čorba, Uređaj za pozicioniranje fotonaponskih panela u dve ose, Zbornik radova Fakulteta tehničkih nauka, Edicija: Tehničke nauke Zbornici, God.25, Br.3, 2010, pp [7] Marko Aničić, Vladimir Katić, "Korišćenje malih hidroelektrana u Srbiji", Zbornik radova Fakulteta tehničkih nauka, Edicija: Tehničke nauke Zbornici, God. 28, Br.5, 2013, pp [8] Stevan Grabić, Nikola Čelanović, Vladimir Katić: Permanent Magnet Synchronous Generator Cascade for Wind Turbine Application, IEEE Transaction on Power Electronics, Vol.23, No.3, May 2008, pp [9] Boris Dumnic, Vladimir A. Katic, Veran Vasic, Dragan Milicevic, Marko Delimar, An Improved MRAS Based Sensorless Vector Control Method for Wind Power Generator, Journal of Applied Research and Technology JART, Vol. 10, No. 5, October 2012, pp [10] Zoran R. Ivanovic, Evgenije M. Adzic, Marko S. Vekic, Stevan U. Grabic, Nikola L. Celanovic, Vladimir A. Katic, HIL Evaluation of Power Flow Control Strategies for Energy Storage Connected to Smart Grid Under Unbalanced Conditions, IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 27, No.11, Nov.2012, pp