Obnovljivi izvori energije

1. Obnovljivi izvori energije

2. Tehnološke revolucije OBNOVLJIVI IZVORI Energetska revolucija Informatička revolucija prirodni plin Automobilska revolucija nafta Električna revolucija ugljen Industrijska revolucija drvo

3. Dugoročno predviđanje korištenja izvora energije u svijetu Izvor: Dr. Jochen Ackermann - Project House Functional Films & Surfaces, 2009.

4. Uticaj na klimu • U zadnjih nekoliko godina postalo je veoma jasno da podizanje nivoa CO2 u atmosferi utiče na nasu planetu mnogo brže i mnogo ozbiljnije nego sto naučnici predviđali. • Nekoliko primjera uticaja CO2 koje već mozemo primjetiti su: • Podizanje nivoa mora (u ovom stoljeću se podigao za nekoliko metara sto je ugrozilo domove miliona ljudi) • Vremenske uslovi su dosta oštriji ( sve češći uragani, suše,tajfuni postaju jači i nepredvidljiviji) • Ubrzano topljenje glečera (koji su jedini izvor pitke vode za stotine miliona ljudi) • Širenje komaraca (pojaljuju se na mjestima na kojima nikad nisu bili i donose sa sobom malariju i tropsku groznicu) • Okeani se zagadjuju uništavajuci pritom ogromne količine korala.

5. Ubrzano topljenje glečera • Artik nam daje najbolju sliku sta se trenutno dogadja sa klimom. • Do ljeta 2007 granice Artičkog leda su se smanjile za 40%. • Ako se ovaj trend nastavi leda na Artiku ce nestati do ljeta 2013 godine sto je 80 godina prije svih naučnih predviđanja.

6. Siguran nivo CO2 u atmosferi • 350 ppm (parts per million) je broj koji predstavlja sigurnu zonu za planetu Zemlju. • Čovječansto što prije mora naći načina da se spusti na ovaj nivo sa 390 ppm jer u suprotnom rizikuje sa potpunom promjenom klime i ugrožavanjem života svih ljudi na planeti.

7. Sunce kao energija • Sunce je nama najbliža zvijezda te,neposredno ili posredno,izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji.Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u njegovom središtu,gdje temperatura doseže 15 milijuna °C. • Radi se o fuziji,kod koje spajanjem vodonikovih atoma nastaje helij uz oslobadjanje velike količine energije. • Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje.

8. Svake godine svi ljudi svijeta potroše onoliko energije koliko bi se dobilo sagorijevanjem deset milijardi tona uglja (crna loptica). • Sve svjetske rijeke daju količinu energije koja je jednaka količini energije koju svi ljudi svijeta potroše tokom jedne godine, okeani daju duplo više energije, iz geotermalnih izvora se može dobiti količina energije koja je pet puta veća od trenutne potrošnje energije, biogas i bioenergija mogu osigurati 20 puta više energije u odnosu na trenutnu potrošnju, vjetar 200 puta veću količinu dok Sunce isija 2850 puta više energije u odnosu na naše trenutne potrebe.

9. Primjena sunčeve energije • SOLARNO GRIJANJE • Zagrijavanje prostorija pomoću solarnih kolektora • PRETVORBA U ELEKTRIČNU ENERGIJU • Direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju. • Fokusiranje sunčeve enrgije-upotreba u velikim energetskim postrojenjima

10. SOLARNO GRIJANJE

11. Aktivno solarno grijanje • Solarno grijanje je proces zagrijavanja prostora,vode ili vazduha pomoću konvertovane sunčeve energije. • Sunčeva energija zračenja se pretvara u toplotnu energiju uz pomoć toplotnih prijemnika sunčeve energije koji se obično nazivaju solarni kolektori koji mogu biti: • Ravni solarni kolektor • Solarni kolektori sa vakuumiranim cijevima

12. Princip rada solarnog kolektora • Apsorber pločastog kolektora pretvara sunčevu energiju u toplotnu i prenosi se na solarnu tečnost,koja kruži u kolektoru. • Solarna tečnost se vrlo brzo zagrijava i pri tome nivo zagrijane tečnosti podiže zahvaljujući manjoj gustini. • Podizanjem nivoa ,solarna tečnost dospjeva u rezervoar tople vode , gdje izolacija osigurava minimalne gubitke toplote. • Rezervoar je spojen direktno na vodenu mrežu, tako da se dopuna rezervoara hladnom vodom vrši ispuštanjem zagrijane tople vode.

13. Solarni kolektor u domaćinstvu

14. Proizvodnja električne energije

15. Pretvorba u električnu energiju • Direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju. • Fokusiranje sunčeve energije-upotreba u velikim energetskim postrojenjima

16. Direktna pretvorba • Ako električnu energiju dobivamo direktnom pretvorbom energije sunčeva zračenjatada govorimo o sunčevoj fotonaponskoj (FN) energiji. • Ufiziciovakva pretvorbaenergije poznata je pod nazivom fotoelektrični efekt. Uređaji u kojima se odvijafotonaponska pretvorba energije zovu se solarne ćelije.

17. Princip rada • Fotonaponske ćelije izgrađene su od dva sloja – pozitivnog i negativnog, a razlika potencijala između ta dva sloja ovisi o intenzitetu solarnog zračenja. • Prilikom pada na površinusolarne ćelije ti fotoni predajusvoju energiju panelu i na taj načinizbijaju negativno nabijene elektrone iz atoma. • Izbijeni elektroni kreću se premadrugoj (negativnoj) strani panela i na tajnačin dolazi do razlike potencijala, tj. generirase električna energija. • Fotonaponske ćelije grade se od silicija, a silicij je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji.

18. Upotreba fotonaponskih ćelija • FotonaponskećelijesunajpoželjnijinačiniskorištavanjaenergijeSunca, alizbogslabeefikasnosti i visokecijenetrenutno se ne koriste u velikojmjeri. • Fotonaponskećelijedirektnopretvaraju solarnuenergiju u električnuenergiju. • Fotonaponskećelijeuobičajenose koristetamogdjenijemogućedovesti nekidrugiizvorenergije,npr. nasatelitima, na znakovimauzceste i slično.

19. TûranorPlanetSolar brod potpuno pogonjen solarnom energijom 500 m^2 solarnih panela, 93 kw , 200 putnika ,Kiel Germany

20. Solarne elektrane 19.9 MW, Sevilja, 2650 solarnih panela, 25000 domova, prostire se na 185 hektara zemlje

21. Nacin rada solarne elektrane • Solarneelektranesupostrojenja u kojima se solarnaenergijapretvara u toplinsku, zatim u električnu. • Solarna se energijafokusirajućimkolektorimapretvara u toplinskuenergijukojagrijeradni fluid. • Radni fluid pokrećeturbinu, turbinasvojmehaničkiradpredajegeneratoru, gdje se pretvara u električnuenergiju.

22. Tabelarniprikazinstaliranihsolarnihsistema u Evropskojuniji

23. Karta dozračenesunčeveenergije u Evropi

24. GEOTERMALNA ENERGIJA • Ispod Zemljine površine nalaze se ogromne zalihe toplinske energije - geotermalna energija • Naziv geotermalno dolazi od grčkih riječi geo, što znači zemlja i therme, što znači toplina • Geotermalna energija je toplinska energija koja se stvara u Zemljinoj kori polaganim raspadanjem radioaktivnih elemenata, kemijskim reakcijama ili trenjem pri kretanju tektonskih masa

25. Količina takve energije je tako velika da se može smatrati skoro neiscrpnom, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije • Geotermalna energija ima brojne prednosti pred tradicionalnim izvorima energije baziranim na fosilnim gorivima • Najveća prednost geotermalne energije je to što je čista i sigurna za okoliš • Metoda koja se koristi za dobivanje električne energije ne stvara emisije štetne za okoliš

26. Druga prednost su zalihe energije koje su nam na raspolaganju. Zalihe geotermalne energije su praktički neiscrpne • Geotermalne elektrane se grade direktno na izvoru energije i lako opskrbljuju okolna područja toplinskom i električnom energijom • Geotermalna energija je pouzdana jer ne ovisi meteorološkim utjecajima za razliku od hidroelektrana (ovise o količini vode na raspolaganju), vjetroelektrana (vjetar jako varira i ne može se znati kad ce ga biti), solarnih sustava (ne mogu raditi noću i ovise o meteorološkim prilikama)

27. Najveći nedostatak je to što nema mnogo lokacija koje su prikladne za iskorištavanje geotermalne energije i pogodnih za izgradnju geotermalnih elektrana • Najbolje lokacije su one koje imaju dovoljno vruće stijene na dubini pogodnoj za bušenje i koje su dovoljno mekane • Geotermalnu energiju je nemoguće transportirati i zbog toga se može koristiti samo za opskrbu toplinom obližnjih mjesta i za proizvodnju el. energije

28. GEOTERMALNA ELEKTRANA

29. Geotermalnu energiju je moguće koristiti za proizvodnju električne energije u geotermalnim elektranama, toplifikaciji naseljenih mjesta, grijanje staklenika • Grijanje zgrada i iskorištavanje geotermalne energije u procesu dobivanja struje, glavni su ali ne i jedini načini iskorištavanja te energije • Geotermalno grijanje se odnosi na grijanje i hlađenje prostora korištenjem toplinskih pumpi • Takvi geotermalni sustavi su sposobni prenijeti toplinu iz i u tlo uz minimalnu potrošnju električne energije. Čak i uz visoke inicijalne troškove, ulaganje se relativno brzo vraća. Ne zagađuju okoliš i jedan su od najučinkovitijih sustava za grijanje i hlađenje

30. Najveći geotermalni sistem koji služi za grijanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Reykjaviku u kojem gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju • Jedan od najzanimljivijih oblika iskorištavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije

31. PRINCIP RADA • Tu se koriste vruća 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 najrazličitijim prirodnim okruženjima • Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruće granitne stijene koje se nalaze blizu površine, a van izlazi vruća para na iznad 200 °C i pod visokim tlakom i ta para onda pokreće generatore

32. Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana: - Princip suhe pare (Dry steam) - Princip separiranja pare (Flash steam) - Binarni princip (Binary cycle)

33. Princip suhe pare (Dry steam) – koristi se iznimno vruća para, tipično 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 najjeftiniji princip generiranja električne energije iz geotermalnih izvora. Prva geotermalna elektrana na svijetu u Landerellou koristila je taj princip • Trenutno se najveća elektrana koja koristi „Dry steam“ princip nalazi u sjevernoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960 godine. Količina proizvedene električne energije iz tog postrojenja još uvijek je dovoljna za opskrbu grada veličine San Francisca

34. Princip separiranja pare (Flash steam) – koristi se vruća 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 vruća voda pretvara u paru u pokreče turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se natrag u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada

35. Vjetrenjače Iskorištavanje energije vjetra

36. Iskorištavanje energije vjetra • Iskorištavanje energije vjetra je najbrže rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. • Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacija vjetrenjača je privilegija koju si mogu priuštiti samo bogate zemlje.

37. Vjetrenjače u BiH • Naizgled, pozicija je idealnazavjetrenjačejervećinaljudiodmahpomisli“Mostarsku buru”. • Ali taburakojakatkadpušeipreko 150 km/h nije dobra zageneriranjestrujejertakavvjetarmožejedinorazbitivjetrenjaču. • Povoljanvjetar je onajkoji je umjerenistalan, a takav je npr. maestralkojipušeljeti s morapremakopnu.

38. Nastanak vjetra i principi iskorištavanja • Energija vjetra je transformirani oblik sunčeve energije. • Sunce neravnomjerno zagrijava različite dijelove Zemlje → različiti tlakovi zraka → vjetar nastaje zbog težnje za izjednačavanjem tlakova zraka.

39. Najidealnije pozicije • Postoje dijelovi Zemlje na kojima pušu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vjetra najisplativije. • Dobre pozicije su obale oceana i pučina mora. • Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vjetrova→ cijene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju.

40. Zakon energije vjetra • Kod pretvorbe kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) iskorištava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. • Albert Betz, njemački fizičar • 1919. god.→zakon energije vjetra • publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”

41. Zakon energije vjetra • 59% je teoretski maksimum, a u praksi se može pretvoriti između 35% i 45% energije vjetra.

42. Kako radi generator • Osovina turbine je pričvršćena za osovinu generatora. Generator ima veliki pomični magnet (rotor) koji se nalazi unutar nepomičnog prstena (stator) na koji je namotana dugačka žica.

43. Kako radi generator • Pošto je osovina turbine spojena s osovinom rotora, rotor se vrti kada se vrti turbina. Zbog pomicanja (okretanja) rotora (koji je veliki magnet) u žicama na prstenu (statoru) počinje teći struja kao posljedica elektromagnetne indukcije. Dakle, generator pretvara mehaničku energiju rotora u električnu energiju.

44. Zašto energija vjetra? • visoka pouzdanost rada postrojenja • nema troškova za gorivo • nema zagađivanja okoline.

45. A zašto ne? • visoki troškovi izgradnje • promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije).

46. Zaključak • Imajući u vidu sve navedeno lako je zaključiti da covjecanstvo nema puno opcija na raspolaganju a vremena je sve manje. • Jedina nada je postepeno smanjenje korištenja klasičnih izvora energije (fosilnih goriva) i njihova zamjena novim i prije svega “čišćim” obnovljivim izvorima. • Sve to mora ići mnogo brže od današnjeg trenda promjena. • Poticaji za korištenje obnovljivih izvora moraju biti veći i svijet mora ulagati mnogo više u obnovljive izvore od onog sto se danas ulaže.

47. Zaključak • BiH se obavezala da će do 2020 godine  provođenjem mjera energetske efikasnosti uštediti 20% energije, zatim proizvesti 20% energije iz obnovljivih izvora i smanjiti emisiju stakleničkih plinova za 20%. • Za ispunjenje ovih uslova biće potrebno, između ostalog, instalirati mnogo solarnih kolektora, vjetroelektrana..