TEMATSKI SADRŽAJ AJ Najrasprostranjeniji alternativni izvori energije Udeo alternativnih izvora energije u ukupnom bilansu izvora energije EOLSKA ENERGIJA - Vetroturbine SOLARNA ENERGIJA - Fotovoltažne ploče - Solarni kolektori i koncentratori ENERGIJA VODE - Hidroenergija (hidrocentrale) - Plima i oseka - Energija talasa - Energija morskih struja - Osmotske centrale - Konverzija termalne energije okeana (OTEC centrale) - Energetska ostrva ENERGIJA BIOMASA - Tipovi biomasa - Načini prerade biomasa i dobijanja energije iz biomasa GEOTERMALNA ENERGIJA Geotermalni izvori 2
Alternativni izvori energije Krajem prošlog veka problem globalnog zagrevanja ukazao je na neophodnost iznalaženja čistih i održivih izvora energije. Prirodni resursi su ograničeni i predviđa se da će biti potrošeni u narednih 100 godina. Obnovljivi izvori energije su prema okolini više ekološki (manje štetni) u odnosu na konvencionalne, iako su neki još uvek skuplji; ipak, budućnost pripada njima. Održivim izvorima energije se tehnički lako manipuliše i ne postoji potreba za kontrolom zloupotrebe. Najznačajnija karakteristika održivog energetskog sistema je minimizacija uticaja na okolinu prilikom proizvodnje i upotrebe energije; smanjenje cene i uticaja na okolinu će se sve više ostvarivati usavršavanjem (razvojem) sistema. 3
Alternativni izvori energije ENERGIJA 4
Alternativni izvori energije Najrasprostranjeniji i najrazvijeniji alternativni (obnovljivi) izvori energije su: Eolska energija (vetar) Solarna energija (sunce) Energija vode Energija biomasa Geotermalna energija 5
Udeo obnovljivih izvora energije u ukupnom bilansu izvora energije Nuklearna Obnovljiva Ugalj Gas Nafta 6
Parcijalni udeo tipova obnovljive energije u obnovljivoj energiji Hidro Geotermalna Eolska Solarna Plima i oseka Otpad 7
Eolska energija energija vetra 8
Eolska energija energija vetra Ljudi su oduvek koristili vetrenjače za mlevenje žita i pumpanje vode. Efikasnost vetro-turbine u mnogome zavisi od količine vetra. Glavni problemi koji se javljaju u primeni vetro-turbina su: Promena pristupa u radu elektroenergetskog sistema Zahtevi za povezivanje vetroelektrana radi održavanja stabilnog i pouzdanog snabdevanja Proširenje i modifikacija mreže infrastrukture Uticaj snage vetra na adekvatnost sistema U poslednjih 10 godina količina vetra u Evropskoj Uniji se povećala u proseku za 32% godišnje. 9
10
Eolska energija energija vetra Snaga [kw kw] Brzina vetra [m/s] 11
Eolska energija energija vetra Vetroturbine se mogu klasifikovati kao: Male (izlazna snaga < 2 kw), ili normalne (izlazna snaga > 2 kw) Sa horizontalnom ili vertikalnom (manje je efikasna) osom turbine Sa elisom sa jednom, dve, tri ili više lopatica Sa prostim rotorom ili rotorom tipa točka Sa vetrom spreda ili u leđa Sa jednim ili više rotora Kopnene i priobalske 12
Eolska energija energija vetra Priobalska Sa horizontalnom osom Sa vertikalnom osom 13
Eolska energija energija vetra Turbine sa 1.,2. i 3 lopatice i sa više rotora Tipovi rotora 14
Eolska energija energija vetra Danas se uglavnom koristi normalni rotor sa tri lopatice Većina turbina je frontalno okrenuta vetru, ali ima i onih koje koriste vetar u leđa Kada je vetar jak, mogu se koristiti i turbine sa više rotora, kako bi se proizvelo više energije. Uticaj na okolinu koji vetroturbine proizvode se odnosi na nivo buke, vizuelni efekat i uticaj na ponašanje životinja u toj oblasti (uglavnom ptica) Vetroturbine se ne postavljaju proizvoljno, već se njihov položaj pažljivo planira Merenje nivoa buke vetroturbina, obavljeno se sa udaljenosti od 250m, pokazuje da je proizvedeni nivo buke između nivoa pozadinske buke u kancelariji i nivoa buke proizvedenog u domaćinstvu. 15
Eolska energija energija vetra Buka Nivo buke vetroturbine 16
Solarna energija energija Sunca 17
Solarna energija energija Sunca Energija dobijena od Sunca se koristi za dobijanje električne (PV ploče) i toplotne energije (solarni kolektori). Sunčeva korona emituje radijaciju na efektivnoj temperaturi crnog tela od 58000 K sa zračenjem od približno 70000-80000 kw/m 2. Sunčevo zračenje dospeva na površinu Zemlje i deo se reflektuje nazad u atmosferu;u atmosferi se deo te radijacije reflektuje ponovo nazad na površinu od kapljice vode, čestica prašine itd. Ovo je razlog zašto sunčeva radijacija ima dve komponente: koncentrisano zračenje (direktan snop) i difuzno zračenje (reflektovana komponenta). 18
19
Solarna energija energija Sunca U cilju dobijanja električne energije uglavnom se koriste Fotovoltažne ploče (PV ploče), a u cilju dobijanja toplotne energije, koriste se solarni kolektori. PV ploče se sastoje od solarnih ćelija koje su Poluprovodnici, i one transformišu fotone sunčeve svetlosti u elektricitet. Postoje tri tipa solarnih ćelija: Monokristalne (najskuplje, efikasnost 15-17%) Monokristalne solarne ćelije Polikristalne (režu se na ćelije iz velikih blokova kristala, efikasnost 14%) Amorfne (tanak sloj S i poprskan na staklo, efikasnost 8%, bolje rade sa difuznim svetlom, postavljaju se na zastore prozora i fasada zgrada) Pored tri osnovna tipa, postoje i hibridne solarne ćelije, koje su kombinacija monokristalnih i tehnologije sa tankim slojevima. 20
Solarna energija energija Sunca Solarni kolektori su paneli (ploče), koji prikupljaju sunčevu radijaciju, transformišu je u toplotnu energiju i prenose je fluidom do izmenjivača toplote. Koriste se u domaćinstvima za dobijanje tople vode, grejanje bazena, rashlađivanja prostorija Još jedan način dobijanja tople vode je primenom grupnog (zapreminskog) kolektora, koji se farba u crno i cela njegova površina je izložena suncu Primena solarnog kolektora za dobijanje tople vode u domaćinstvu 21
Solarna energija energija Sunca Solarni kolektori se mogu klasifikovati prema: Obliku (ravne ploče ili kolektori tipa koncentratora tačkastog ili linijskog podtipa) Fluidu koji prenosi toplotu (tečnost ili vazduh) Tipu konstrukcije (krovna, integrisana u krov: sa bojlerom ili bez, na fasadi, na zemlji) Nameni (grejanje vode, pripremanje hrane, destilacija vode, sušenje, elekticitet, proizvodnja mehaničke energije, klimatizacija, ledomati) Solarni kolektori tipa ravnih ploča prikupljaju i direktno i difuzno sunčevo zračenje, dok koncentratori prikupljaju samo direktno zračenje i mogu biti sa ili bez mehanizma za praćenje sunca. Solarni kolektori tipa ravnih ploča rade na nižim temperaturama i kao fluid koriste tečnost, dok koncentratori rade na vrlo visokim temperaturama i koriste vazduh kao prenosni fluid. 22
Solarna energija energija Sunca Solarni kolektori tipa ravne ploče 23
Solarna energija energija Sunca Solarni kolektor-koncentrator linijskog tipa Solarni kolektor-koncentrator tačkastog tipa 24
Energija vode 25
Energija vode Postoje više načina eksploatacije energije vode: Hidroenergija (Hidrocentrale) Plimska energija Energija talasa Energija morskih struja Osmoza Konverzija termalne energije okeana (OTEC)... 26
Hidro-elektrane Efikasnost hidro-elektrana zavisi od karakteristika vode (brzine, protoka, turbulencije) Hidro-elektrane su pouzdanije od energije vetra, solarne ili energije talasa, jer kada se jednom sagrade, one konstantno proizvode električnu energiju. Hidro-elektrane koriste samo potencijalnu energiju vode. 27
Plimske elektrane Plima i oseka predstavljaju kretanje vode (dvaput dnevno) usled mesečeve gravitacije. Plimske elektrane koriste to kretanje radi dobijanja električne energije. Ove elektrane proizvode el. energiju samo par sati dnevno. 28
Plimske elektrane 29
30
Energija talasa Ovaj vid proizvodnje energije daje velike količine energije i ovaj sistem funkcioniše kada ima vetra koji stvara talase. 31
32
Energija morskih struja Energija se od morskih struja dobija na isti način kao i u hidrocentralama. 33
Princip osmoze (Osmotic power ili Salinity gradient power) Osmotske centrale generišu energiju na osnovu razlike u gustini slane i slatke vode. Razlikuju se dva principa: Razlika pritisaka (pressure retarded osmosis - PRO) Reverzna elektrodijaliza (reverse electrodialysis - RED) 34
Princip osmoze (Osmotic power ili Salinity gradient power) 35
Konverzija termalne energije okeana (Ocean Thermal Energy Conversion - OTEC) Kod OTEC sistema potrebno je da razlika u temperaturi između površinske vode i vode na dubini od 1 km (odakle se uzima hladna voda) bude 20. 36
37
Energija biomasa 38
39
Energija biomasa Biomasu predstavljaju biljke (uglavnom drvo i morska trava) i đubriva životinjskog porekla Biomasa je glavni izvor energije u istoriji Prednosti biomase se odnose uglavnom na nisku cenu i čistiju okolinu. Glavni nedostatak energije biomase je emisija CO 2 u atmosferu. Pored sagorevanja, kao glavnog načina dobijanja energije iz biomase, drugi način na koji se može dobiti energija iz biomase je konverzijom u biogas. 40
41
42
Geotermalni izvori 43
44
Geotermalni izvori Geotermalna energija se dobija bušenjem bunara na mestima gde postoji termalna aktivnost u zemlji. 45
Rezime 1. Šta je eolska energija i koji tipovi vetroturbina postoje? 2. Šta je foto ćelija i koji tipovi postoje? 3. Razlika između fotovoltažne ploče i solarnog kolektora i navesti tipove solarnih kolektora (koncentratora)? 4. Koja je glavna mana plimskih centrala? 5. Princip rada centrala koje koriste energiju talasa? 6. Šta je osmoza? 7. Sličnost između hidrocentrala i centrala koje koriste morske struje? 8. Šta su OTEC centrale i koji je osnovni uslov za njihovo funkcionisanje? 9. Tipovi biomasa i načini dobijanja energije iz biomasa? 10. Šta su geotermalni izvori? Ključne reči: (eol power, photovoltaic, solar cells, solar power, solar energy, solar collector, wave energy, tidal energy, ocean (marine) current, salinity gradient - osmosis, ocean termal energy conversion OTEC, biomass, geothermal energy) 46