четвртак, 29. јануар 2015.

Hidroenergija

Uvod


Hidroenergija je energija vode tj. energija dobijena od tekuće vode ili vodenog pada. Od davnina se koriste razni vodeni mlinovi za najrazličitije svrhe kao na primer : mlinovi za žito, pilane, mlinovi za tekstil, razne čekiće, kranove, mlinove za rude i slične stvari.

Od početka 20tog veka, izraz hidroenergija se uglavnom vezuje za hidroelektrane i proizvodnju električne energije. Internacionalne institucije poput Svetske Banke vide hidroenergiju kao sredstvo za ekonomski razvoj koji ne zagadjuje životnu sredinu.

Hidroenergija je najrasprostranjeniji i najčešće korišćeni obnovljivi izvor energije na svetu, procene su da se oko 20% ukupno proizvedene električne energije proizvede u hidroelektranama. Predvidja se da će godišnje ovaj procenat rasti za 3% godišnje u narednih 25 godina. Hidroenergija se koristi u 150 država, Kina je globalni lider u proizvodnji električne energije u hidroelektranama. Kina otprilike 17% električne energije koju proizvodi, proizvede u hidroelektranama. U svetu postoje četri hidroelektrane veće od 10GW : Tree Gorges Dam i Xiluodu Dam u Kini, Itaipu Dam na granici Brazila i Paragvaja i Guri Dam u Venecueli.

Cena hidroenergije je relativno niska, što je čini pristupačnim izvorom obnovljive energije. Prosečna cena električne energije iz hidroelektrane veće od 10MW je izmedju 3 i 5 U.S Dolar centi po kwh. Hidroenergija je takodje veoma fleksibilan izvor električne energije pošto količina energije koja se proizvodi može brzo da se smanji ili poveća u zavisnosti od potreba.

Medjutim, hidroelektrane prekidaju tokove reka i mogu štetiti lokalnim ekosistemima. Takodje gradnja velikih hidroelektrana obično podrazumeva izmeštanje naselja i životinjskog sveta iz neposredne blizine. Jednom kada se hidroelektrana izgradi, ona više na direktan način ne zagadjuje životnu sredinu i značajno smanjuje zagadjenje vazduha koje proizvode elektrane na fosilna goriva ili ugalj.

Vrste hidroelektrana


Konvencionalne hidroelektrane su ustvari akumulacione hidroelektrane. Hidroenergija dolazi od potencijalne energije vode, koja se dobija pregradjivanjem reke i stvaranjem akumulacionog jezera, a koja pokreće vodene turbine i generatore. Snaga koja se dobija iz vode zavisi od količine vode i visinske razlike izmedju izvora vode i ispusta vode. Ova razlika u visini se naziva vodeni zid. Potencijalna energija vode je u direknoj proporcionalnoj zavisnosti od visine vodenog zida. Velika cev doprema vodu do turbine.

Reverzibilne hidroelektrane su slične konvencionalnim hidroelektranama. Ove hidroelektrane se koriste kada treba da se zadovolji pik potrošnje električne energije, one koriste pomeranje vode izmedju rezervoara u različitim nivoima. Kada je potreba za električnom energijom niža, višak generisanog kapaciteta se koristi da se voda upumpa u višlji rezervoar. Kada poraste potreba za električnom energijom, voda se oslobadja u niži rezervoar i pritom pokreće turbinu. Reverzibilne hidroelektrane služe za uravnotežavanje proizvodnje i potrošnje u elektrodistributivnoj mreži.

Protočne hidroelektrane ne koriste potencijalnu energiju vode nego samo kinetičku energiju vodenog toka. Ove hidroelektrane nemaju rezervoar i ne zadržavaju vodu, voda koja teče rekom se ne zadržava već samo protiče kroz njihove turbine.

Hidroelektrane na talase koriste dnevnu energiju plime i oseke na okeanima, ovi izvori energije su visoko predvidivi.

Prednosti i mane hidroelektrana


Prednosti:
  • Fleksibilnost. Hidroelektrane su fleksibilan izvor električne energije, što omogućava brzo smanjenje ili povećanje proizvodnje električne energije.
  • Niska cena proizvodnje energije. Glavna prednost hidroenergije je eliminacija troškova za goriva.
  • Prilagodljivost industrijskim potrebama.
  • Smanjenje ispuštanja CO2 gasova.
  • Upotreba rezervoara za druge namene. Rezervoari koji se stvaraju za hidroelektrane često su turistička atrakcija, ili služe kao teren za vodene sportove.
Mane:
  • Oštećenje ekosistema i zauzimanje velikih površina zemlje.
  • Transport drugih čestica i njihovo taloženje prilikom protoka vode.
  • Proizvodnja metana. Ovo se javlja u toplijim krajevima usled razlaganja biljnog materijala koji se nalazio u poplavljenim područjima oko hidroelektrane.
  • Rasejavanje ljudi i životinjskog sveta iz neposredne blizine hidroelektrane.
  • Rizik od pucanja brane usled lošeg kvaliteta gradnje.

Poredjenje hihroenergije sa ostalim izvorima energije


Hidroenergija eliminiše CO2 zagadjenja koja ispuštaju fosilna goriva, kao i ostala zagadjenja vazduha. U poredjenju sa nuklearnom energijom hidroenergija ne proizvodi nuklearni otpad.

U poredjenju sa energijom vetra, hidroenergija je predvidljiviji izvor energije. Ukoliko hidroelektrana ima rezervoar, može proizvoditi električnu energiju kada god je potrebno. Hidroelektrane mogu lako povećati ili smanjiti proizvodnju električne energije.


Energija vetra

Uvod


Energija vetra se dobija iz strujanja vetra pomoću vetrenjača ili jedra kako bi se dobila mehanička ili električna energija. Vetrenjače se koriste da generišu električnu energiju, mlinovi na vetar se koriste zbog svoje mehaničke snage, pumpe na snagu vetra za navodnjavanje, a jedra da pokreću brodove. Energija vetra je alternativa fosilnim gorivima, ima je u izobilju, obnovljiva je, dostupna širom planete, čista, nezagadjuje i zauzima malo prostora na zemlji.


Veliki vetro parkovi se sastoje od hiljada pojedinačnih vetrenjača koje su povezane na elektrodistributivnu mrežu. Veliki vetro parkovi mogu zauzimati veliku površinu, ali se zemlja izmedju vetrenjača može koristiti u poljoprivredne ili druge svrhe. Prema trenutnim analizama EU, priobalni vetar je jeftin izvor električne energije, u rangu a na mnogim mestima i jeftiniji od proizvodnje struje na ugalj, gas ili fosilna goriva. Priobalni vetar je stabilniji i jači od vetra na kopnu, ali su troškovi izgradnje i održavanja veći. Manji priobalni vetro parkovi mogu električnom energijom napajati izolovane lokacije ili upumpavati električnu energiju u elektrodistributivnu mrežu.

Energija vetra je poprilično konstantna tokom cele godine ali ima manje varijacije tokom kraćih vremenskih perioda. Zbog toga se često koristi u kombinaciji sa drugim izvorima energije kako bi se dobilo pouzdano snadbevanje energijom. Kako  se povećava proizvodnja električne energije iz vetra, javlja se potreba da se nadogradi elektrodistributivna mreža, i poveća mogućnost zamene konvencionalne energije sa energijom dobijenom iz vetra. Ovi problemi se mogu prevazići pomoću tehnika upravljanja električnom energijom poput: povećanog kapaciteta mreže, dobro geografski rasporedjenim vetrenjačama, dovoljnoljnom proizvodnjom električne energije iz hidro-elektrana, uvozom i izvozom električne energije u susedne države, ili smanjenjem potrošnje u periodima kada je proizvodnja energije iz vetra mala.

U 2013 godini Danska je proizvodila više od trećine ukupne potrošnje električne energije iz vetra, pored Danske još 83 države u svetu koriste energiju vetra za proizvodnju električne energije.
Skoro sve velike vetrenjače imaju isti dizajn - turbinu sa horizontalnom osom sa rotorom i tri propelera nakačena na frh vetrenjače.

Ekonomska isplativost


Proizvodna cena električne energije pomoću energije vetra spustila se na cenu proizvodnje električne energije iz tradicionalnih izvora u nekim delovima Evrope i Americi još sredinom 2000tih. Vetrenjače zahtevaju veću investiciju u startu, ali kasnije nema troškova za gorivo. Zbog toga je cena energije dobijene putem vetra stabilnija nego cena energije koja se dobija iz fosilnih goriva čije cene variraju. U 2004toj, cena egergije dobijene iz vetra bila je pet puta manja nego cena energije dobijene iz vetra u 1980toj godini. Cena električne energije dobijene iz vetra je već jeftinija od električne energije dobijene od uglja. Cena energije vetra je u konstantno u padu, sto je čini sve rasprostranjenijom i pristupačnijom.

Manje vetrenjače


Manje vetrenjače su vetrenjače snage do 50kW. Izolovane zajednice, koje se oslanjaju na dizel agregate, mogu koristiti energiju vetra kao alternativu. Ljudi mogu ugraditi vetrenjače kako bi smanjili račune za električnu energiju  ili smanjili zagadjenje. Vetrenjače u kombinaciji sa akumulatorima se koriste decenijama za generisanje i skladištenje električne energije u udaljenim i izolovanim naseljima. U današnje vreme mogu se videti vetrenjače na kućama i zgradama koje ne mogu generisati dovoljno električne energije da zadovolje sve energetske potrebe, ali utiču značajno na smanjenje računa za električnu energiju.

Kućne vetrenjače mogu biti nezavisne ili povezane na elektrodistributivnu mrežu. 

Vetrenjače povezane na elektrodistributivnu mrežu koriste elektrodistributivnu mrežu kao skladište za energiju. Dakle, kada vetrenjače proizvode više električne energije nego što možemo a potrošimo energija se upumpava u elektrodistributivnu mrežu i koristi kasnije kada vetrenjača neproizvodi dovoljno energije da zadovolji potrošnju.

Nezavisne vetrenjače se koriste u kombinaciji sa akumulatorima kako bi se skladištila električna energija. Vetrenjače ovako spojene su potpuno nezavisne od elektrodistribucije. Često se nezavisne vetrenjače koriste u kombinaciji sa solarnim panelima ili dizel agregatima kako bi se obezbedila električna energija u danima kada nema dovoljno vetra.

Energija vetra i zagadjenje životne sredine


Energija vetra zanemarljivo zagadjuje životnu sredinu u poredjenju sa fosilnim gorivima. Iako vetro parkovi mogu da zauzmu velike površine zemlje, zemljište ispod vetrenjača je i dalje pogodno za poljoprivredu pošto su temelji za vetrenjače relativno mali. U nekim izveštajima se pominje povećana smrtnost ptica u blizini vetrenjača i drugih veštačkih gradjevina, ovo se može smanjiti ukoliko se primene sve mere zastite prirodnih staništa ptica. Vetrenjače takodje proizvode i odredjenu buku, na razdaljini od 300m ona je otprilike 45dB, što je za nijansu glasnije od frižidera. Na razdaljini od 1,5km vetrenjače se gotovo nečuju.

среда, 28. јануар 2015.

Šta su obnovljivi izvori energije

Uvod


Obnovljiva energija je generalno definisana kao energija koja dolazi iz izvora koji se prirodno obnavljaju. U obnovljive izvore energije spada: solarna energija (energija sunca), vetar, kiša, energija plime i oseke, talasi i geotermalna toplota. Obnovljiva energija menja konvencionalna goriva u tri različite oblasti: proizvodnji električne energije, zagrevanju vode/prostora i  proizvodnji motornih goriva.

Svetske investicije u oblasti obnovljive energije su bile preko 214 milijardi USD u 2013 godini, sa USA i Kinom kao globalnim liderima u investicijama.

Rasprostranjenost resursa


Resursi obnovljive energije postoje na raznim geografskim širinama, nasuprot ostalim energetskim resursima, koji su koncentrisani u ograničenom broju država. Brzi razvoj onovljivih izvora energije i energetska efikasnost rezultuju povećanom energetskom sigurnošću, zaštitom životne sredine i ekonomskom isplatljivošću. Na državnom nivou, bar 30 država širom sveta ima bar 20% proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije.

Iako su mnogi projekti za iskorišćenje obnovljivih resursa veliki projekti, obnovljive energije su pogodne i za ruralne sredine i zemlje u razvoju, gde je energija često neophodna za ljudski razvoj.

Tokovi obnovljivih izvora energije uključuju prirodne fenomene kao sto je sijanje sunca, vetar, talase, rast biljaka, geotermalnu toplotu.

Obnovljiva energija se crpi iz prirodnih procesa koji se konstantno obnavljaju. U raznim oblicima, crpi se direktno od sunca, ili iz toplote generisane duboko u zemlji. U obnovljive izvore spadaju električna energija i toplota generisani iz solarnih resursa, vetra, okeana, vodenih tokova, biomase, geotermalnih resursa, kao i bio goriva.

Iskorišćenost resursa


Upotreba energije vetra raste na godišnjem nivou 30 % u svetskim razmerama, instalirana snaga u 2012 godini je iznosila 282482 MW i koristi se aktivno širom Evrope, Azije i Amerike. Na kraju 2012 godine solarni paneli su u svetu imali ukupnu instaliranu snagu od 100000 MW, solarni paneli su popularni u Nemačkoj i Italiji. Solarna energija za grejanje se koristi u Španiji i Americi, a najveće solarno postrojenje za grejanje se nalazi u Majavi pustinji i ima snagu od 354 MW. Najveće geotermalno postrojenje na svetu nalazi se u Kaliforniji, sa nominalnim kapacitetom od 750 MW.

Brazil ima jedan od najvećih programa u oblasti iskorišćenja obnovljivih izvora energije, koja uključuje i proizvodnju etanola iz šećerne trske, tako da etanol danas u Brazilu pokreće 18% automobila.

Obnovljivi izvori energije su velika šansa za energetsku efikasnost jer postoje širom sveta, suprotno od ostalih energetskih izvora, koji su koncentrisani u odredjenom broju država.

Za šta se može koristiti obnovljiva energija?


Obnovljiva energija menja konvencionalna goriva u tri različite oblasti:

  • Proizvodnji električne energije. Obnovljiva energija obezbedjivala je 21.7% generisane električne energije širom sveta u 2013 godini. Generatori električne energije su rasprostranjeni u mnogim državama. Neke države dobijaju većinu električne energije za svoje potrebe iz obnovljivih izvora energije poput Islanda(100%), Norveške(98%), Brazila(86%),  Austrije(62%), Novog Želanda(65%) ili Švedske(54%).
  • Grejanje. Solarno grejanje vode zauzima značajan procenat u grejanju u mnogim državama, najviše u Kini. Širom sveta instalirani su sistemi za solarno grejanje vode koji zadovoljavaju potrebe 70 miliona domaćinstava za sanitarnom vodom. Procenat domaćinstava koje se greje na biomasu raste iz dana u dan. Geotermalno grejanje je takodje u porastu.
  • Transportna goriva. Obnovljiva bio goriva doprinela su značajnom smanjenju potrošnje nafte. u 2009 godini oko 5% ukupno potrošenog goriva u svetu bilo je bio-gorivo.