POLAZNA > Teme > Obnovljivi izvori energije

Nafta je conditio bazmalo svega, ali nje jednom više neće biti

U "Kremanskom proročanstvu", neobičnom rukopisu koji je 1878. godine priredio prota Zaharije Zaharić (1836. - 1918.) na temelju proročanstava srpskih vidovnjaka Miloša i Mitra Tarabića iz sela Kremna pokraj Užica između ostalog se kaže:
... Ljudi ce bušiti izvore duboko u Zemlji i vaditi "zlato"... koje ce im dati svjetlo, brzinu i moć... i Zemlja ce puštati gorke suze... a imaće mnogo više "zlata" i "svjetlosti" na površini nego unutra... Zemlja će patiti zbog ovih otvorenih rana... ...Umjesto da rade u poljima, ljudi će kopati svuda... na pravim i krivim mjestima... ali stvarna sila će biti svuda oko njih... Tek nakon mnogo ljeta ljudi će se sjetiti ove sile... i shvatiće kako su bili glupi što su kopali one rupetine... Ova sila će biti prisutna i u ljudima samim ali će proći mnogo vremena prije nego je otkriju i počnu upotrebljavati...
Neobična proročanstva Miloša (1809. - 1854.) i njegova nećaka Mitra (1829. - 1899.) zabilježena su u vrijeme otkrića nafte.
“1859. nafta je pronađena u Pensilvaniji. Magična tekućina je stavila Ameriku na točkove i pomogla da se stvori svjetska najbogatija supersila. Transformacija se desila gotovo nezamislivo brzo: 1859. Amerikanci su putovali na leđima konja; 1969. vozili su Mustange i letjeli na Mjesec.
Tokom prošlog stoljeća nafta je promijenila Svijet. Britanski ugalj je lansirao Industrijsku Revoluciju, ali američka nafta je “dodala gas”. Ni jedna druga materija nije toliko izmijenila lice Zemlje u tako kratkom periodu. Nafta je crna magija, krvotok naše civilizacije. Naftna industrija obezbjeđuje preko70% svjetske energije. Ali nafta je i više od energije. Ona je glavna sirovina za proizvodnju plastike, lijekova, odjeće, pesticida, boja i hiljade drugih proizvoda.
U.S. je najviše istražena i izbušena zemlja na Planeti. Od 4,6 miliona bunara širom svijeta, 3,4 miliona je izbušeno u U.S. Iz perspektive naftne industrije, "Amerika je švicarski sir".
Uskoro, kažu eksperti, svjetska proizvodnja nafte će dostići najveći nivo, svoj vrhunac. Zatim, poslije kratkog platoa, opašće zauvjek.Ono što će istoričari jednog dana nazvati naftna era, trajaće dva stoljeća. Sada smo bliže kraju tog razdoblja nego početku.” (citiran Randy Udall, Whwn Will the Joy Ride End)
Ukoliko potrošnja ostane na istom nivou, na osnovu optimističkih procjena rezervi fosilnih goriva, predviđa se da će proizvodnja trajati:
Nafta: 1,277,702/77/365= 45 godina
Gas: 1,239,000/47/365= 72 godina
Ugalj: 4,786,000/52/365= 252 godina
Podatak iz 2002 (Oil & Gas Journal, World Oil)

Šta da se radi?

Klimatske promjene izazvane efektom staklenika (Global Carbon Project navodi da je emisija ugljenika u atmosferu do 2000.g rasla za 1% godišnje, a sada taj rast iznosi 2,5 % godišnje.), visoka cijena nafte i neminovnost presušivanja izvora fosilne energije pokrenuli su lavinu inicijativa, od ekoloških pokreta, do svjetskih samita država i programa političke i finansijske podrške vlada širom svijeta za upotrebu obnovljivih izvora energije. Kapital uložen u proizvodnju obnovljive energije porastao je sa 80 milijardi $ 2005. g. na preko 100 milijardi $ 2006.g
UNEP (United Nations Environment program) izvršni direktor Achim Steiner kaže:” Stotine milijardi dolara ulažu se u tehnologije za proizvodnju obnovljive i čiste energije, i još hiljade čekaju krila…da Vlade dizajniraju atraktivne, kreativne i pravedne uslove koji nagrađuju one koji su danas spremni investirati u sutrašnju ekonomiju… .. Ako se sav taj novac uloži, ne samo da se zadovolje naše individualne potrebe, nego u prevladavanje socijalnih i problema očuvanja okoline koji se vać naziru na horizontu… možemo pervladati prelazak iz “ere ekscesa u eru umjerenosti, skladno, lako, i sa zadovoljstvom, da pri tome sačuvamo naša najbolja kolektivna postignuća…i izbjegnemo stranputice i ćorsokake. ” (Monako 20 februar 2008.)

Ono što je nekad izgledalo kao New Age utopija, alternativna stvarnost marginalnih grupa i neuklopljenih pojedinaca postaje Mainstrime i ogleda se u svakom sektoru ekonomije.
Korišćenje obnovljivih izvora energije, ekološka poljoprivreda, industrijska ekologija, eko gradnja: pasivne kuće i zero energy gradnja, zelena ekonomija: zeleno tržište i zelena nabavka, planiranje i ostvarivanje ciljeva lokalnih zajednica i mnogo drugog.
Cilj je održati nivo kvalitetnog blagostanja i zdrav suživot nasuprot prekomjernom i zaludnom konzumerizmu koji je ne pitajući za stvarnu cijenu i posljedice, kvantitet pretpostavio kvalitetu, a novac od sredstva razmjene pretvorilo u krajni cilj.

Obnovljiva energija

Obnovljiva energija koristi prirodne izvore kao što su: sunčeva svijetlost, vjetar, kiša, talasi, plima, geotermalna toplota koji se prirodno obnavljaju. Dok zalihe fosilne energije postaju skupe i oskudne, rezerve obnovljive, tehnički globalno dostupne energije, su dovoljno velike da obezbijede 6 puta veću snagu nego što svjet trenutno koristi i to zauvjek.
Konvencionalna energija je još uvijek jeftinija u odnosu na obnovljivu jer se u cijenu ne uračunavaju troškovi iscrpljivanja prirode, a ogledaju se na socijalnom planu i zaštiti prirodne sredine. S druge strane, kontinuirani razvoj tehnologije i povećanje proizvodnje obnovljive energije, za razliku od konvencionalne koja će biti samo skuplja, iz dana u dan smanjuje cijenu obnovljive energije.
Oko 13% svjetske primarne energije dobiva se iz obnovljivih izvora. Većinom na tradicionalan način, sagorjevanjem biomase.(npr. drvo).Vodena snaga je slijedeći najveći izvor sa 2-3%, a moderne tehnologije kao geotermalna, vjetar i solarna obezbjeđuju zajedno manje od 1% ukupnih svjetkih potreba.
  • U svijetu ima preko 800 velikih postrojenja solarnih elektrana. Najveće je 354 MW solarno termalno postrojenje u Mojove Desert, USA.
  • Španija ima dvija najveća fotonaponska solarna postrojenja u Mursiji i Alikanteu.
  • Japan i Njemačka najviše su investirali u solarnu energiju. Najveći su potrošaći fotonaponskih ćelija uprkos nepovoljnoj geografskoj lokaciji. Više od pola solarnih instalacija u svijetu 2006.g bilo je u Njemačkoj i vodeća su solarna industrija na svjetskom tržištu.U Japanu 10.000 ljudi je na listi čekanjaza za PV sistem. Japanska vlada ulaže 90 miliona $ godišnje u program krovnih fotonaponskih sistema.
  • Najveće geotermalno postrojenje je Geysers u Kaliforniji, kapaciteta od 750 MW.
  • Brazil ima jedan od najvećih programa obnovljive energije na svijetu i proizvodi etanol, gorivo iz šećerne trske, čime obezbjeđuje 18% svojih potreba za pogonskim gorivom.
  • Danska i Njemačka instalirale su vjetroelektrane. Danska je 2005.g. generirala 18,5% ukupne električne energije iz vjetra.
  • Švajcarska planira da smanji potrošnju više od pola i da do 2050 postane “društvo 2000W”.
  • Velika Britanija planira da do 2016 sve nove zgrade budu izgrađene po zero energy standardu.
  • Švedska vlada je proglasila naftnu fazu gotovom i vodeća je u kreiranju politike i pripremama za svijet poslije nafte.
  • Kina gradi dva velika eko grada Huangbaiyu i Dongtan sa solarnim napajenjem strujom.
    Osim velikih projekata, tehnologija obnovljive energije je pogodna za male, vanmrežne primjene u zabačenim i nerazvijenim krajevima.
  • Kenija je ima najvću stopu prodaje malih kućnih solarnih sistema snage 20 -100W u svijetu sa oko 30.000 komada godišnje.
  • Zajam UENP za solarne projekte pomogao je 100.000 ljudi da postave u svoja domaćinstva u Indiji solarne sisteme. Slični projekti ostvaruju se u Tunisu, Maroku, Indoneziji I Meksiku.
    Sasvim mali fotonaponski sistemi često sa snagom manjom od jednog kilovata na mjestima bez pristupa električnoj mreži koriste se za upravljanje telekomunikacijskm sistemima, za signalizaciju na cestama, uličnu rasvjetu i druge upotrebne proizvode. Nasuprot ovim, sasvim malim instalacijama, sve više se solarno napajenje strujom inkorporira u arhitektonska riješenja velikih poslovnih objekata.
  • Najčuveniji primjer je poslovna zgrada Googla u Kalifornijisa sa sistemom snage od 1,6 MW. Računa se da je kumulativno sanaga postavljenih PV sistema porasla sa 7,7 GW 2006.g. na 10,5 GW 2007.g.

Solarna energija

Svakoga sata na Zemlju stigne sunčeve emergije koliko je potrebno da zadovolji svjetsku godišnju potrebu za energijom
To je čista energija koja korištenjem ne stvara nikakvo daljnje zagađenje, obnovljiva je i praktično neiscrpna.
Tomas Edison: “Stavljam svoj novac na sunce i isolarnu energiju. Kakav izvor snage! Nadam se da nećemo morati čekati dok nafta i ugalj budu potrošeni prije nego je uhvatimo.”
Na sunčanom danu, svijetlost koja vam pada na lice napustila je Sunce 8 minuta ranije. U tom vremenu je prevalila oko 150 miliona kilometara. Sunčeva svjetlost puna je sićušnoh paketića energije koji se zovu fotoni i kreću se 300.000 kilometara u sekundi. Kada fotoni "udare" na solarni panel njihovo kretanje može se pretvoriti u elektricitet ili koristiti za zagrijavanje vode. Solarna energija se koristi bilo da svjetlost pretvara direktno u eleketričnu energiju – fotonaponska solarna postrojenja ili da toplotom zagrijava tekućinu i proizvodi paru koja pokreće generator – termalna solarna postrojenja. Termalna primjena je široko rasprostranjena i raznolika. Koristi se za grijanje prostora, provjetravanje, u industrijskim procesima, kuvanje, destilaciju, dezinfekciju i mnogo drugog.
Fotonaponski sistem pretvara manji dio energije sunčeve svjetlosti direktno u električnu energiju. Fotonaponske ćelije su izrađene od silikona i poluprovodnika.
Kada se silikon kombinuje sa jednim ili više drugih materijala on pokazuje jedinsvena električna svojstva u prisustvu sunčeve svjetlosti. "Udarom" fotona na površinu pobuđuju se elektroni i kreću se kroz silikon. Ova pojava se zove fotonaponski efekat i njen rezultat je direktni tok elektriciteta- istosmjerna struja.
Postoje tri osnovne vrste fotonaponskih sistema zavisno od kakvog su silikona izrađene solarne ćelije: monokristalni, polikristalni i amorfni
Monokristalne solarne ćelije danas uspijevaju pretvoriti najviše do 25% sunčeve energije u električnu, polikkristalne manje od 20%, a ćelije od amorfnog silikona tek 10% zbog većeg gubitka energije unutar amorfnog nego monokristalnog silikona.
Punjenje baterija, kao mogućeg skladišta energije za period noći ili oblačnih dana, reguliše se regulatorom koji se brine da se one ne napune previše (grijanje, oštećivanje) ili pak previše ne isprazne (oksidacija i sulfatiziranje unutrašnjih elektroda, smanjenje životnog vijeka). Zbog toga regulator upravlja tokom punjenja i pražnjenja.
Radni napon je obično 12 V / 24 V istosmjernog napona (koji puni baterije) ili se vrši pretvaranje u standardni napon 220V/ 50 Hz na koji smo navikli u domaćinstvu.
Po načinu skladištenja energije:
- Direktni, samostalni, izdvojeni sistemi koji trenutno troše sve što prozvedu, a tipični primjer je crpljenje vode za navodnjavanje.
- Baterijski, samostalni sistemi koji višak energije spremaju u punjive baterije, a tipični primjer je napajanje zabačenog seoskog domaćinstva gje nema elektromreže.
- Mrežno povezani, koji je nakon ugradnje interaktivno povezan i sinhronizovan sa elektromrežom, te kad ima viška energije istu utiskuje u mrežu (i naplaćuje), a kad energije nedostaje razliku uzima iz mreže (i plaća se).

Energija vjetra

Vjetar je posljedica Sunčevog zračenja, nastala zbog razlike temperature zraka. Vjetar je vodoravna komponenta strujanja zračnih masa. Vjetroturbine pretvaraju kinetičku energiju vjetra koja vrti lopatice, u kinetičku energiju vrtnje vratila. Pri tome se rotor i električni generator nalaze na zajedničkom vratilu (tačnije, između njih postoji odgovarajući prenosnik). U generatoru dolazi do pretvaranja kinetičke energije u električnu energiju. Jedna ili više vjetroturbina s pripadajućom opremom (generator, prenosnik, kućište, stub, temelji, regulacija, trafostanica itd) čini vjetroelektranu.
Od 1990. počeo je brzi razvoj tehnologije turbina za vjetroelektrane. U samo pet godina težina turbina smanjena je za polovinu. Stvorena buka prepolovljena je za samo tri godine. Godišnja proizvodnja turbine povećala se 100 puta u 15 godina. Prije par godina turbina s kapacitetom od 500 kW je bila senzacija, danas su turbine s 1.4 -2 MW standard.
Vjetroturbine su dizajnirane za najjeftiniju moguću proizvodnju električne energije. Zato se dizajniraju za najveću proizvodnju pri vjetru brzine od otprilike 15 m/s.
U svom vijeku trajanja od oko 20 godina, vjetroturbina ima «faktor iskorištenja» između 3000% i 8200%. To znači da turbina proizvede 30 do 82 puta više energije nego što je potrebno za njenu izradu, dostavu, korištenje i rastavljanje.
Komponente vjetroturbina se jednako lako rastavljaju kao što se sastavljaju. Mnogi dijelovi mogu biti ponovo iskorišteni, a rastavljanje se može obaviti u jednom danu. Vjetroturbine su privremene strukture i ništa ne mijenjaju ili uništavaju prirodnu okolinu (npr.za razliku od područja oko rudnika uglja).
Vjetroelektrane ne ometaju okolinu zbog buke. Turbina visine 78 m pri vjetru brzine 12-14 m/s stvara samo oko 41 dB (za poređenje: normalni razgovor stvara 50 dB).
Provedene su mnoge naučne studije koji utjecaj vjetroelektrane imaju na ptice i divljač. Pokazale su da se divljač brzo navikne na turbine. Problem zalijetanja ptica u rotore pokazao se puno manjim od očekivanog jer ptice percipiraju pokretne predmete i reaguju izmicanjem. Dalekovodi su za ptice puno opasniji. Također, podrazumijeva se da se vjetroelektrane ne mogu graditi u rezervatima i parkovima prirode.

Energija vode

Energija vode se koristi iz vodenih tokova, iz energije talasa, plime i oseke, izmjene termalne energije okeana ili kao vodeno hlađenje iz dubokih jezera. Od davnina se koristi kinetička energija vode (sistemi za navodnjavanje, vodenice, pilane), a komercijalna upotreba za proizvodnju električne energije izgradnjom hidroelektrana, počela je i ne baš tako davno. 715,000 MW ili 19% svjetske električne energije danas proizvode hidroelektrane. Većina električne energije proizvodi se iz potencijalne energije vodenih tokova pregrađenih branama. Količina te enrgije zavisi od veličine brane, tj volumena akumulacije i razlike u visini između akumulacije i odtoka vode. Iako velike hidroelektrane proizvode najviše jeftine električne energije, mnogi ih smatraju neodrživim izvorima zbog nepovoljnog uticaja na okolinu i ljude (potapanje velikih površina prirodnih staništa za biljke i životinje, truljenje i proizvodnja metana, izmjena lokalne klime, potapanje i izmještanje naselja.)
Zato su mali hidroelektrični sistemi u rasponu proizvodnje od samo 100 kW (mikro sistem) do 10 MW sve popularniji. Izgradnja bez velikih građevinskih zahvata pogodna je za udaljena i teško dostupna mjesta bez mrežnog napajanja.

Energija talasa
Energija talasa je oblik transformirane Sunčeve energije koja stvara stalne vjetrove na nekim dijelovima Zemlje. Ti vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na kojima je moguće iskorištavanje njihove energije. Veliki problem kod takvog iskorištavanja energije je da elektrane treba graditi na pučini jer u blizini obale valovi slabe. To znatno povećava cijenu gradnje, ali nastaju i problemi prijenosa te energije do korisnika. Rezultati u trenutnoj fazi dospjeli su tek do prototipova i demonstracijskih uređaja.

Energija plime i oseke
Energija plime i oseke dolazi od gravitacijskih sila Sunca i Mjeseca. Za sad još nema većih komercijalnih dosega za eksploataciju te energije, ali potencijal nije mali. Ta se energija može dobivati tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene. Princip je jednostavan i vrlo je sličan principu hidroelektrane. Na ulazu u neki zaliv postavi se brana i kad se nivo vode digne propušta se preko turbine u zaliv. Kad se zaliv napuni brana se zatvara i čeka se da nivo vode padne. Tad se voda po istom principu propušta van iz zaliva. U jednostavnijem slučaju voda se propušta kroz turbine samo u jednom smjeru i u tom slučaju turbine su jednostavnije (jednosmjerne, a ne dvosmjerne). Najpoznatija je elektrana na ušću rijeke Rance u Francuskoj izgrađena 1960-ih koja još uvijek radi. Rusija je izgradila malu elektranu kod Murmanska, Kanada u zalivu Fundy. Alternativni način korištenja odnosi se na lokaciju elektrana u morskim tjesnacima gdje izmjena plime i oseke stvara vodenu struju sa velikim potencijalom kinetičke energije (npr. Bosfor i Gibraltar). Za pogon generatora koriste se podvodne turbine slične kao kod vjetroelektrana. Na isti način nastoji se iskoristiti i energija morskih struja, ali je ta tehnologija još u povojima.

Izmjena termalne energije okeana (OTEC)
je metoda dobijanja električne energije koja koristi razliku u između temperature vode sa površine i dubine koja pokreće toplinski motor. Sa većom temperaturnom razlikom postiše se veća efikasnost i snaga. U krajevima oko ekvatora ova razlika je najveća. Kako isparavanje sprečava da površinska temperature pređe 27C a temperature vode u dubini rijetko pada ispod 5C najveći izazov pretstavlja kako generisati što više energije iz ovako male razlike temperature. Koncept toplinskog motora zasniva se na principima termodinamike tj. da se između rezervoara sa različitom temperaturom uspostavlja tok. Toplinski motor pretvara toplotnu u mehaničku energiju.

Vodeno hlađenje iz dubokih jezera
Ovaj sistem ne proizvodi električnu energiju, ali kako se koristi za velike rashladne sisteme, značajno smanjuje potrošnju električne energije, pogotovo u ljetnim mjesecima kada su zahtjevi najveći. Koncept hlađenja se zasniva na činjenici da je na većim dubinama jezera što daljim od ekvatora temperatura vode konstantna i iznosi 3.98 °C. Pri standarndom atmosferskom pritisku na toj temperaturi voda je najgušća. Bilo da se temperatura smanjuje ili povećava voda postaje lakša (npr. led) i ide ka površini. To je iskorišteno u sistemu za hlađenje kampusa Cornell Univerziteta i Ithaca City School District vodom iz Cayuga jezera.
Sistem radi od 2000g. koštao je 55-60 miliona $ i može da rashladi 14500 t. radne snage. Od 2004 g. isti sistem koristi Enwave energetska korporacija da rashladi finansijski distrikt Toronta koristeći vodu iz jezera Ontario kroz cijevi pružene 5 km daleko u jezero na dubini od 83 metra.Sistem ima snagu hlađenja od 59000 tona (207 MW) i dovoljno kapaciteta da rashladi 3,2 miliona m2 poslovnog prostora. Ova voda se ne vraća direktno u jezero i ne narušava njegovu ravnotežu viškom toplote.

Geotermalna energija

Geotermalna energija odnosi se na korištenje topline unutrašnjosti Zemlje. Da bi se ta energija iskoristila, razvijene su mnoge tehnologije, ali pojednostavljeno možemo izdvojiti dva osnovna načina: direktni i indirektni. Direktno znači korištenje vruće vode koja izbija (ili se ispumpa) iz podzemlja. Ono može biti raznoliko: od korištenja u banjama, za grijanje kuća ili staklenika, za pojedine postupke u industriji (npr. pasterizacija mlijeka). Indirektno korištenje geotermalne energije znači dobijanje električne struje. Ovdje se princip rada ne razlikuje bitno od klasičnih termoelektrana na ugljen ili mazut - razlika je samo u načinu na koji se dobija vodena para. Zavisno od temperature vode (ili pare) u podzemlju, razvijeno je nekoliko različitih tehnologija. Prednost ovog izvora energije je to da je jeftin, stabilan i trajan izvor, nema potrebe za gorivom, u pravilu nema štetnih emisija, osim vodene pare, ali ponekad mogu biti i drugi plinovi. Slabosti proizlaze iz činjenice da je malo mjesta na Zemlji gdje se vrela voda u podzemlju ne nalazi na prevelikoj dubini - takva područja, tzv. geotermalne zone vezane su uz vulkanizam ili granice litosfernih ploča. Kako su to često i potresna područja sama gradnja postrojenja zahtijeva povećane troškove. Često su udaljena od naseljenih područja, pa se stvaraju troškovi prenosa energije, a ponekad su zaštićena pa gradnja nije dopuštena (npr. NP Yellowstone). Među zemljama koje prednjače su SAD, Filipini, Meksiko, Japan.

Biomasa

Pod biomasom se u skladu sa direktivama EU podrazumevaju biološki razgradive materije nastale u poljoprivredi, stočarstvu i sa tim vezanoj industriji, kao i biološki razgradivi deo industrijskog i gradskog otpada. Izgaranjem se biomasa direktno pretvara u toplotnu energiju, fermentacijom se dobiva etanol koji se koristi kao pogonsko gorivo, a iz uljane repice i drugih uljarica dobija se biodizel koji se direktno koristi za pogon dizel motora. Anaerobnom fermentacijom iz biomase se dobija bioplin, nastao bez prisutnosti kiseonika, sadrži ugljenik i metan i može se upotrebljavati kao gorivo. Tekuća goriva iz biomase, naročito etanol i biodizel, široko se proizvode i koriste širom svijeta. Vijeće Evrope je 8. maja 2003. godine usvojilo Direktivu o promociji upotrebe biogoriva u prometu koja propisuje obvezu korištenja biogoriva u prometu i to u sledećim udjelima ukupne potrošnje goriva: 2% do kraja 2005., a 5,75% do kraja 2010.godine.
U 2003. godini na području EU proizvedeno je 1 434 000 tona biodizela što predstavlja 34,5% povećanja u odnosu na 2002., odnosno čak 26 puta više nego 1992. godine. Najviše biodizela u Evropi se proizvodi u Njemačkoj čak 715.000 tona u 2003. Najisplativiji način proizvodnje električne energije iz biomase jesu kogeneracijska postrojenja (istovremena proizvodnja toplinske i električne energije), za šta postoji veliki broj primjera u raznim zemljama. Kao tipični primjer mogućnosti za uspješnu kogeneraciju na biomasu može se uzeti drvna industrija – drvnoprerađivačka poduzeća imaju potrebu za toplinom (sušenje i parenje drva, grijanje prostorija) i električnom energijom, a preradom drva nastaje dovoljna količina drvnog otpada koji služi kao gorivo.
Imate li komentar?