OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

 Obnovljivim izvorima energije nazivamo one prirodne izvore energije koji se u celosti ili delimično obnavljaju u određenom vremenskom intervalu. Očuvanje energije je od suštinske važnosti, jer prekomernim, nesmotrenim korišćenjem uništavaju se prirodna bogatstva koja se nepovratno troše da bi se ta energija dobila, preradila i transportovala do potrošača.

Razvoj obnovljivih izvora energije važan je iz nekoliko razloga:

  • imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljendioksida u atmosferi,
  • povećanje udela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sistema,
  • njihovo korišćenje pomaže u poboljšavanju sigurnosti dostave energije jer smanjuje zavisnost od uvoza energetskih sirovina i električne energije.

Pored ekološkog, upotreba obnovljivih izvora energije ima i ekonomski značaj – može doprineti smanjenju uvoza fosilnih goriva, razvoju lokalne industrije i otvaranju novih radnih mesta, ali i omogućiti uštede domaćinstvima. Glavno pitanje je kako da se poveća proizvodnja i potrošnja energije iz obnovljivih izvora energije a da se, pošto je takva proizvodnja skupa, bitnije ne povećaju cene i opterete građani.

Obnovljivi izvori energije se eksploatišu s ciljem proizvodnje električne, toplotne i mehaničke energije, a njihova značajna karakteristika jeste neškodljivost za okolinu.

Republika Srbija raspolaže obnovljivim izvorima energije Sunca, vode, vetra, geotermalne energije i biomase.

ENERGIJA SUNCA

Većina oblika energije nastala je ili nastaje delovanjem zračenja Sunca, npr. fosilna goriva su akumulirana energija zračenja Sunca koja su došla do Zemlje pre milion godina. Kada govorimo o energiji zračenja Sunca podrazumeva se na njeno iskorišćenje u trenutku kada dođe do Zemlje, to je

neposredno iskorišćavanje zračenja Sunca.

Solarna energija je energija sunčevog zračenja koju primamo u obliku svetla i toplote, a koja solarnom tehnologijom obezbeđuje toplotu, svetlost, toplu vodu, struju i hlađenje objekata do kojih se distribuira kao energent obnovljivog izvora.

Tehnički potencijal solarne energije u Srbiji

Ova energija  je oko 170 puta veća nego energija u ukupnim rezervama uglja u svetu. To je ogromni energetski izvor kojim se mogu zadovoljiti energetske potrebe za veoma dugo vreme. Energija zračenja koja dopire do površine Zemlje zavisi u prvom redu o trajanju insolacije (trajanju sijanja Sunca, odnosno o vremenu kroz koje se Sunce nalazi iznad horizonta). Trajanje insolacije zavisi od geografske širine i od godišnjeg doba. Razlika između vremena izlaska i vremena zalaska Sunca daje vreme trajanja insolacije kojoj je izložena horizontalna i nezaštićena površina. Ono iznosi za našu zemlju oko 15 časova leti i oko 9 časova zimi. Stvarno trajanje insolacije je znatno kraće zbog pojave oblaka i magle, ali i zbog stanja atmosfere na posmatranom području (zagađenost). Ona se razlikuje za površine koje su postavljene horizontalno, vertikalno, ili pod nekim uglom u odnusu na površinu Zemlje. Npr. realno trajanje insolacije za Beograd (na horizontalnu površinu) iznosi 2.071 časova godišnje, od toga 70.5% u periodu od aprila do septembra meseca i 29.5% u periodu od oktobra do marta.

Broj časova sunčevog zračenja na teritoriji Republike Srbije iznosi između 1.500 i 2.200 časova godišnje. U proizvodnji električne energije osnovno tehničko ograničenje predstavlja mogućnost elektro-energetskog sistema da ovu energiju prihvati u letnjim mesecima jer je u pitanju varijabilna proizvodnja. Na osnovu trenutno raspoloživih kapaciteta elektroenergetskog sistema Republike Srbije za obezbeđenje tercijalne rezerve usvojeno je da je maksimalni tehnički iskoristiv kapacitet solarnih elektrana 450 MW, odnosno, njihov tehnički iskoristiv potencijal iznosi 540 GWh/godišnje.

Kao izvor energije Sunčevo zračenje je povoljnije od vetra s obzirom na predvidivost pojave, ali je nepovoljnije s obzirom na to da zračenja nema u toku noći, te da je manje intezivno tokom zime kada je potrošnja energije najveća. Postrojenja mogu raditi samo u toku dnevnog ciklusa, što se ne poklapa sa ritmom potražnje energije. Moraju se graditi dodatna postrojenja ili osigurati akumulaciju energije pomoću koje bi vršili snadbevanje potrošača noću.

Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su:

  1. solarni kolektori – pripremanje vruće vode i zagrevanje prostorija
  2. fotonaponske ćelije – direktno pretvaranje sunčeve energije u električnu energiju
  3. fokusiranje sunčeve energije – upotreba u velikim energetskim postrojenjima

Solarni kolektori

Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplotnu energiju vode (ili neke druge tečnosti). Sistemi za grejanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrejati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tečnošću koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sistemi mogu se koristiti bilo gde, čak i kod temperatura ispod nule.

Postoje i kolektori koji direktno greju vazduh. Ti sistemi cirkulišu vazduh kroz kolektore i na taj način prenose veliki deo energije na vazduh. Taj se vazduh kasnije vraća u grejanu prostoriju i na taj način se održava temperatura u prostoriji. Kombinacijom grejanja vazduha i grejanja vode može se postići velika ušteda.

Za grejanje stana od 60m² na solarnu energiju potrebne su investicije od 1.000 do 1.500 €, a za toplu vodu oko 500 €. Procene su da bi solarna energija mogla podmiriti oko 5% energetskih potreba naše zemlje. Leti bi mogla obezbediti 80% potreba za toplom vodom, a zimi između 35 i 50%.

Fotonaponske ćelije

Fotonaponske ćelije su poluprovodni elementi koji direktno pretvaraju energiju sunčevog zračenja u električnu energiju. Efikasnost im je od 10% za jeftinije izrađene od amorfnog silicijuma, do 25% za skuplje izrade. Za sada su još uvijek ekonomski nerentabilni jer im je cena oko 6000 $/kW.

Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se npr. na satelitima, putnim znakovima, digitronima i udaljenim objektima koji zahtevaju dugotrajni izvor energije.

Kao dodatni izvori energije fotonaponske ćelije mogu se na primer priključiti na električnu mrežu, ali za sada je to neisplativo.

Fokusiranje sunčeve energije

Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplotnih pogona. Ti sistemi imaju i mogućnost rada preko noći i za lošeg vremena tako da spremaju vruću tečnost u vrlo efikasni rezervoar (neka vrsta termo boce). Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunčevo zračenje mogu se bez većih problema prebaciti na prirodni gas ili neki drugi izvor energije. To je moguće jer Sunce koristimo za grejanje tečnosti, a kad ga nema tečnost zagrevamo ne neki drugi način. Problem kod fokusiranja je veliki potrebni prostor za elektranu, ali to se rešava tako da se elektrana radi npr. u pustinji. U pustinjama je ionako snaga sunčevog zračenja najizraženija. Veliki problem je i cena ogledala i sistema za fokusiranje.

Prednosti solarne energije:

– sunce je neiscrpan izvor energije

– ne zagađuje vodu i vazduh ni na koji način

Nedostaci solarne energije:

– uredjaji koji su potrebni za korišćenje Sunčeve energije su još uvek preskupi

– količina kolektovane energije zavisi od toga koliko imamo sunčevih dana.

 

ENERGIJA VETRA

Energija vetra je pretvaranje snage vetra (vazduha koji struji) u koristan oblik energije, korišćenjem tehnologije turbina na vetar za proizvodnju električne energije, vetrenjača za mehaničku energiju, pumpi na vetar za navodnjavanje i odvodnjavanje ili jedara za pogon brodova (jedrilica). Količina proizvedene energije iz ovog izvora zavisi od brzine vetra, u manjoj meri od gustine vazuha, na koju utiču visina, temperatura i pritisak vazduha.

Tehnički potencijal energije vetra u Srbiji

Sistematska istraživanja i razvoj vetroenergetskih sistema kod nas praktično ne postoje ili ako postoje nalaze se u početnoj fazi. Po ispitivanjima koji je izvršio RHMZ, naša zemlja se ubraja u područja sa znatnim energetskim potencijalom. Potencijal energije vetra u Republici Srbiji se nalazi u oblasti košavskog područja, južnog Banata, područja istočne Srbije, istočne strane Kopaonika, područje Zlatibora i Peštera i lokaliteta planinskih prevoja na nadmorskim visinama iznad 800m. Za pouzdanu procenu vetroenergetskog potencijala neophodna su dodatna istraživanja.

U cilju izrade atlasa vetrova kao jednog od uslova za investiranje, potrebno je napraviti namenska merenja vetra na visinama od 50m i većim. Sa instalisanom snagom vetrolektrana od 500MW, maksimalni tehnički iskoristiv potencijal je od 1.200 GWh/godišnje.

Prednosti vetra kao izvora energije

– to je slobodan energetski izvor

– ne izaziva zagađenje ni vode ni vazduha

– zemlja u okolini farme vetrova se može koristiti za bilo koju drugu namenu.

Nedostaci vetra kao izvora energije

– zahteva konstantnu i značajnu količinu vetrova

– farme vetrova zauzimaju značajne površine zemljišta

– imaju značajan vizuelni uticaj na pejzaž

 

ENERGIJA VODE

Ovaj izvor energije smatra se obnovljivim zbog ciklusa vode u prirodi. Energija sunca isparava vodu iz okeana i reka i podiže je u vidu vodene pare. Kada vodena para dosegne hladniji vazduh u atmosferi, kondenzuje se i stvara oblake. Vlaga na kraju pada na Zemlju kao kiša ili sneg, obnavljajući tako vodu u okeanima i rekama.

Hidroenergetski potencijal Srbije

Bruto potencijal od voda koje otiču vodotokovima u Srbiji iznosi 27,2 TWh/god.Od ovoga, tehnički iskoristiv potencijal iznosi 19,8 TWh/god. Do sada je već iskorišćeno 10,3 TWh/god ovog potencijala. Od neiskorišćenih 9,5 TWh/god je deo i ekonomski isplativ. Postoje planovi za iskorišćenje ostatka hidro potencijala. Postoji određeno više od 50 lokacija sa određenim potencijalom preko 10 MW i više od 850 lokacija na kojima je moguće ukupno instalirati oko 450 MW (malih elektrana u rasponu od 100 kW do 10 MW). Među većim potencijalnim hidroelektranama  se pominje HE Novi Sad koja bi na Dunavu iskoristila oko 1,1 TWh/god. Na Velikoj Moravi se može sa 6 ili 7 kaskada iskoristiti do 830 GWh/god. Svi ostali slivovi su skromnijih mogućnosti.

Međutim, nisu sva akumulaciona jezera predviđena za hidroelektrane. Neka od njih su namenjena snabdevanju regionalnh vodovoda. Takve su akumulacije Veliki Rzav, Lepenac, Rasina, Studenica itd.

Reverzibilne hidroelektrane su nešto drugačija vrsta energetskog objekta. One se mogu posmatrati kao veliki akumulatori, spremnici energije, koji služe da karakterističnu dnevnu veću potrošnju struje nadoknade na račun noćne manje potrošnje čuvajući noćnu energiju za dnevnu potrošnju.

Prednosti hidroelektrane:

–  ne spaljuje se nikakvo gorivo tako da je zagađenje minimalno

–  voda za pokretanje hidroelektrana priroda obezbeđuje besplatno

– hidroelektrane igraju veliku ulogu u smanjenju emisije gasova koji izazivaju efekat staklene bašte

–  relativno nizak operativni trošak i trošak održavanja

– tehnologija je pouzdana i dokazana obnovljiv izvor energije, padavine obnavljaju vodu u rezervoaru, tako da je „gorivo“ gotovo uvek tu.

 

Hidroelektrane nisu savršene i imaju neke nedostatke:

–  visok investicioni trošak

–  zavisne su od padavina

–  u nekim slučajevima, uzrokuju plavljenje zemljišta i staništa divljih životinja

–  u nekim slučajevima se gubi ili menja stanište riba

–  ribe se zarobljavaju ili im se ograničava prolaz

–  u nekim slučajevima se menja kvalitet vode u toku i u rezervoaru

–  u nekim slučajevima se iseljava lokalno stanovništvo

–  proizvodnja električne energije na vodotokovima u Srbiji.

 

GEOTERMALNA ENERGIJA

Geotermalna energija je obnovljivi izvor energije jer se toplota neprekidno proizvodi unutar Zemlje različitim procesima. Na prvom mestu je prirodno raspadanje radioaktivnih elemenata koji se nalaze u svim stenama i proizvodi ogromnu toplotnu energiju. Osim radioaktivnim raspadom, toplota u Zemljinoj kori se stvara i na druge načine: egzotermnim hemijskim reakcijama, kristalizacijom rastopljenih materijala i trenjem pri kretanju tektonskih masa.

Kada je u pitanju geotermalna energija stena, današnja tehnologija je ograničena na dubina bušenja do 10 km, i samim tim je moguća eksploatacija do tih dubina. Ako se računa sa većim dubinama ta je energija višestruko veća. U bliskoj budućnosti i do časa kada bude ostvarena tehnologija koja će omogućiti iskorišćavanje ove energije, ostaje kao energetski izvor samo hidrogeotermalna energija. Nje ima manje, ali je njena tehnička upotrebljivost velika, kao i ekonomska opravdanost eksploatacije.

Ukoliko se računa sa iskorišćavanjem do dubine od 3 km, rezerve hidrogeotermalne energije su oko 2.000 puta više nego rezerve uglja. Najveći deo nosilaca energije ima temperature niže od 100 °S (oko 88%), a tek mali deo ima temperature iznad 150 °S (oko 3%). Procenjeno je da zalihe geotermalne energije daleko prevazilaze energetske zalihe uglja, nafte, prirodnog gasa i uranijuma zajedno.

Prednosti korišćenja geotermalne energije su:

–  korišćenje geotermalne energije uzrokuje zanemarljiv uticaj na životnu sredinu, i ne doprinosi efektu staklene bašte,

–  geotermalne elektrane ne zauzimaju mnogo prostora i samim tim malo utiču na životnu sredinu,

–  u pitanju je ogromni energetski potencijal (obezbeđuje neograničeno napajanje energijom),

–  eliminisana je potreba za gorivom,

–  kada je geotermalna elektrana izgrađena, energija je gotovo besplatna, uz manju lokalnu potrošnju,

– mogućnost višenamenskog korišćenja resursa (utiče na ekonomsku opravdanost eksploatacije).

Nedostaci korišćenja geotermalne energije su:

– nema mnogo mesta gde je moguće graditi geotermalna postrojenja (uslovljenost položajem, dubinom, temperaturom, procentom vode u određenom geotermalnom rezervoaru),

– ograničenja obzirom na sastav stena i mogućnost pristupa i eksploatacije,

–  izvor toplotne energije može biti iscrpljen usled neodgovarajuće eksploatacije,

–   prisustvo opasnih gasova i minerala predstavljaju poteškoću prilikom eksploatacije,

–  potrebne visoke početne investicije (početak korišćenja i razvoj) i visoki troškovi održavanja (izazvani korozijom, naslagama minerala i dr.).

 

Geotermalni potencijal Srbije

Tereni u Srbiji izgrađeni su od tvrdih stena i zbog tako povoljnih hidrogeoloških i geotermalnih karakteristika u Srbiji se nalazi oko 160 izvora geotermalnih voda sa temperaturom većom od 15°S. Najtopliji su izvori u Vranjskoj Banji gde temperatura iznosi do 96°S.

Procenjena ukupna količina toplote sadržane u nalazištima geotermalnih voda u Srbiji je oko dva puta veća od ekvivalentne količine toplote koja bi se dobila sagorevanjem svih naših rezervi uglja. U Vojvodini postoje i 62 veštačka geotermalna izvora (bušotine) ukupne izdašnosti od 550 l/s i toplotne snage od oko 50 MW. U delu Srbije južno od Save i Dunava nalazi se još 48 bušotina sa procenjenom snagom od 108 MW. Ovi podaci ukazuju na veliki potencijal za eksploataciju geotermalne energije u našoj zemlji, koji je trenutno gotovo u potpunosti neostvaren.

U Srbiji je veoma izražen problem nedovoljne energetske efikasnosti i neracionalnog korišćenja postojećih izvora ili bušotina koje se nalaze u eksploataciji. U termalnim banjama se ne posvećuje skoro nikakva pažnja energetskoj efikasnosti i velike količine tople vode se ispuštaju kao nekorisne, iako je iz njih primenom toplotnih pumpi moguće izvući dovoljno energije za zagrevanje prostora ili bazena. Istovremeno se prostor greje pomoću uglja , nafte ili električne energije. U Srbiji veliku zabunu izaziva i pojam “geotermalna energija” koji podrazumeva da se odnosi na hidrogeotermalnu energiju, tj. na izvore tople vode ili na bušotine sa toplom vodom temperature veće od 40°S. Ustaljeno je mišljenje da hladnije vode nisu geotermalne i da zbog toga nisu pogodne za korišćenje za grejanje. Korišćenje niskotemperaturne geotermalne energije pomoću toplotnih pumpi za zagrevanje i hlađenje stambenog i poslovnog prostora postalo je imperativ danas kada se planira smanjenje energetske zavisnosti i smanjenje emisije ugljendioksida. U bliskoj budućnosti približavanjem Evropskoj uniji primena toplotnih pumpi postaće obaveza. Procenjena snaga svih bušotina u Srbiji je oko 160 MW, a instalacijom samo 20.000 toplotnih pumpi kapaciteta 20 kW možemo iz zemlje da preuzmemo snagu od 300 MW, što sa potrebnom električnom energijom predstavlja 400 MW instalisane snage za grejanje uz investiciju od oko 100 miliona evra.

 

BIOMASA

Biomasa predstavlja obnovljiv izvor energije koji nastaje od biorazgradivih delova nusproizvoda drvne industrije, otpadaka i ostataka biljne mase ili „viška“ iz primarne poljoprivredne proizvodnje. Sagorevanjem se može koristiti za proizvodnju toplotne energije, ali i proizvodnju električne energije ili se konvertovati različitim metodama u tečno stanje (biogorivo za saobraćaj), ili gasifikacijom i biološkim razlaganjem različitog otpada u gasovito stanje (biogas). Biomasa je najvažnije gorivo, posle uglja, nafte i prirodnog gasa.

Tehnički potencijal biomase u Srbiji

Najznačajniji potencijal obnovljivih izvora energije u Srbiji je upravo energija iz biomase i procenjuje se na 3,405 miliona ten (tona ekvivalentne nafte) od čega je potencijal drvne mase 1,53 miliona ten, potencijal poljoprivredne biomase 1,67 miliona ten (ostaci u ratarstvu, stočarstvu, voćarstvu, vinogradarstvu, primarnoj preradi voća), dok je potencijal primarnog biorazgradivog otpada procenjen na 205 hiljada ten, a pored komunalnog tu su i otpadna jestiva ulja i otpad životinjskog porekla u ukupnoj količini od 0,043 miliona ten godišnje. Potencijal biomase raspoloživ je u celoj Srbiji. Drvna biomasa je uglavnom dostupna u centralnoj Srbiji i njen stepen korišćenja je vrlo visok (66,7%), a poljoprivredna biomasa je u Vojvodini i njen potencijal se koristi u zanemarljivom procentu (tek 2%). Potencijal biorazgradivog komunalnog otpada se za sada ne iskorišćava. Bioetanol se može proizvoditi od sledećih sirovina: žitarice i krompir, sirak i jerusalimska artičoka (topinambur), za čije uzgajanje u Srbiji postoji oko 100.000 hektara marginalne zemlje. Biodizel se može proizvoditi od uljarica: suncokret, soja i uljana repica, čije se gajenje može vršiti na 350.000 hektara što bi omogućilo godišnju proizvodnju od oko 220.000 t biodizela. S tim u vezi, takođe je moguće sakupiti oko 10.000 t otpadnih jestivih ulja pogodnih za proizvodnju biodizela.

_______________________________________________
Podeli:

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE

Updated on 2015-08-04T15:21:22+00:00, by Slavoljub Radojević.