VISOKA TEHNIKA KOLA NI

SEMINARSKI RAD

Predmet : Alternativni izvori energije Tema : Alternativni (obnovljivi) izvori energije

Mentor : mr Anica Miloevi

Student : Milanovi Mihajlo

1. Energija - opti pojamRe energija nastala je od grke rei energos to znai aktivnost. Energija je sposobnost vrenja rada. Ova opta definicija je deo osnovnih definicija savremene fizike, i to u onom delu koji treba da odgovori na pitanje o uzroku i poreklu prirodnih fenomena akcije, dejstva i sile. Svaki fiziki sistem poseduje energiju u izvesnoj koliini. Koliina energije sistema nije apsolutna vrednost ve relativna u odnosu na referentno stanje ili referentni nivo. Energija fizikog sistema se definie kao koliina mehanikog rada koga sistem moe da proizvede kada menja svoje tekue stanje i prelazi u referentno stanje; na primer ako se litar vode ohladi do 0C ili kada auto udari drvo i uspori od 120 km/h do 0 km/h. Vano svojstvo energije je to da energija ne moe nastati, niti se unititi, ve samo moe prei u drugi oblik i uvek je konstantna. Ovo svojstvo energije naziva se zakon o odranju energije, i on je prvi put nastao u devetnaestom veku. U sutini promena energije je jednaka izvrenom radu, pa se stoga izraavaju istom mernom jedinicom- Dul (J), u ast engleskog fiziara James Prescott Joule.

Sl.1. Munja kao elektrino pranjenje u vazduhu

2. Uvod u izvore energijeZivot na zemlji nastao je i opstao milionima godina zahvaljujui povoljnim klimatskim prilikama. Klima se moe posmatrati kao obnovljivi resurs kojem je energetska komponenta energija Sunca, a materijalna komponenta su okeani kao rezervoari za vodu. Energija sunca podstie kruenje vode na Zemlji i time omoguava ivot. Tamo gde nema vode, nema ni kvalitetnog ivota, npr. u pustinjama. Klimatske promene na Zemlji su doivele takav nivo da moemo govoriti o klimatskoj krizi. Vizija izlaska iz te krize je veoma jasna, a to je prelazak na manje tetne izvore energije. Meutim, lobiji koji zagovaraju dalju upotrebu fosilnih goriva i nuklearne energije, daleko su premoni na tritu energije i trenutno nema nikakvih naznaka usporavanja potronje prljavih izvora energije. Takav pristup mogao bi u budunosti znatno promeniti klimu, a time bi ivot osetljivih biljaka i ivotinja na Zemlji bio ugroen. Budui da sve vrste ive u prirodnoj ravnotei to bi uticalo na itav bioloki sistem Zemlje. Da bi se izbegla takva budunost Zemlje, neke drave su poele da podstiu programe tednje energije i prelazak na iste izvore energije. Globalno gledano za sada nema velikog napretka u tome jer je koliina energije dobijena na taj nain zanemariva prema energiji dobijenoj od fosilnih goriva i nuklearnih elektrana. Za lake poreenje energetske vrednosti razliitih goriva koristi se British Thermal Unit (btu). 1 btu je energija potrebna da se 1 funta (1 funta = 0,4536 kg) vode zagreje za jedan stepen Faranhajt (10F= 0,5556 0C). 1 btu = 1055.8 J 1 barel (158,981) sirove nafte = 5.800.000 btu 1 kilovat-sat (kWh) elektrine energije = 3.412 btu 1 litar dizel goriva = 36.720 btu 1 litar benzina = 32.757 btu 1 m3 prirodnog gasa = 36.241 btu 1 kratka tona uglja (907,18 kg) = 20.401.000 btu 1 toe (tonne oil equivalent) = 39.687.200 btu

Sl.2. Svetska potronja energije od 1850 do 2000 i poreenje sa poveanjem populacije Na slici 2. je prikazana svetska potronja energije od 1850-2000 godine. Na slici se primeuje da se u prvoj polovini 20. veka potronja energije udvostruila, a nakon toga dolazi do znatnog poveanja potronje energije u drugoj polovini veka. Ukupno se potronja energije poveala deset puta u odnosu na poetak veka. Glavni izvori energije u dvadesetom veku su neobnovljivi izvori energije. To su : Ugalj Nafta Prirodni gas Nuklearna energija

Ugalj, nafta i prirodni gas nazivaju se jo i fosilna goriva. Dva osnovna problema kod neobnovljivih izvora energije su da ih ima u ogranienim koliinama i da zagauju okolinu. Sagorevanjem fosilnih goriva oslobaa se velika koliina CO2 koji je staklenini gas. Najverovatnije je zbog toga dolo do globalnog porasta temperature na zemlji. Nuklearna goriva nisu opasna za atmosferu, ali materije nastale kod nuklearne reakcije ostaju radioaktivne jo godinama i trebaju biti uskladitena u posebnim prostorijama.

3. Obnovljivi izvori energijeObnovljivi izvori energije (Renewable energy sources) nekada oznaavani i kao trajni energetski izvori predstavljaju energetske resurse koji se koriste za proizvodnju elektrine energije ili toplotne energije, odnosno svaki koristan rad, a ije rezerve se konstantno ili ciklino obnavljaju. Sam naziv obnovljivi, kao i trajni, potie od injenice da se energija troi u iznosu koji ne premauje brzinu kojom se stvara u prirodi. Neki put se meu obnovljive izvore energije svrstavaju i oni izvori za koje se tvrdi da su rezerve tolike da se mogu eksploatisati milionima godina. Ovo je u suprotnosti sa neobnovljivim izvorima kojima su rezerve procenjene na desetine ili stotine godina, dok je njihovo stvaranje trajalo desetinama miliona godina. Razvoj obnovljivih izvora energije (naroito vetra, vode i sunca) vaan je iz nekoliko razloga :

obnovljivi izvori energije imaju vrlo vanu ulogu u smanjenju emisije ugljen dioksida (CO2) u atmosferu. Smanjenje emisije CO2 u atmosferu je politika Evropske unije, pa se moe oekivati da e i Srbija morati da prihvati tu politiku. Poveanje udela obnovljivih izvora energije poveava energetsku odrivost sistema. Takoe pomae u poboljavanju sigurnosti dostave energije na nain da smanjuje zavisnost o uvozu energetskih sirovina i elektrine energije. Oekuje se da e obnovljivi izvori energije postati ekonomski konkurentni konvencionalnim izvorima energije u bliskoj budunosti. Potencijali alternativnih izvora energije su veliki, ali nam trenutna tehnoloka razvijenost ne dozovoljava da se oslanjamo na njih kao jedine izvore energije.

3.1. Energija SuncaSunce je nama najblia zvezda , pa je neposredno ili posredno izvor gotovo sve raspoloive energije na Zemlji. Solarna energija je naziv za vrstu energije koja se dobija iz sunevog zraenja. Ova energija se moe iskoristiti na razne naine i upotrebiti kao toplotna, elektrina ili neka druga energija. Najjednostavniji nain je sakupljanje toplotne energije, pomou solarnih kolektora koji daju toplu vodu ili topao vazduh koji se mogu koristiti za grejanje tople vode za domainstvo, bazene, radijatore ili podno grejanje. Napredni nain je neposredna proizvodnja elektrine energije fotonaponskim panelima. Zelene biljke oduvek fotosintezom pretvaraju sunevu energiju u hemijsku, pravljenjem celuloze i drugih ugljenih hidrata. Solarna energija je u poslednje vreme stekla veliku popularnost kao obnovljivi izvor energije koji sa sobom ne donosi zagaenje povezano s fosilnim gorivima. Osnovni principi direktnog iskoriavanja Sunca su : Solarni kolektori- zagrevanje vode i prostorija Fotonaponske elije- direktno pretvaranje suneve energije u elektrinu Fokusirane suneve energije- upotreba u velikim energetskim postrojenjima

Sl.3. Kula za sakupljanje suneve energije

3.1.1. Solarni kolektoriSolarni kolektori pretvaraju sunevu energiju u toplotnu energiju vode (ili neke druge tenosti). 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 tenou koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sistemi mogu se koristiti bilo gde, ak i kod spoljanjih temperatura ispod nule. Tokom dana, ako je lepo vreme, voda moe biti grejana samo u kolektorima. Ako vreme nije lepo, kolektori pomau u grejanju vode i time smanjuju potronju struje. Solarni kolektori su vrlo korisni i kod grejanja bazena. U tom sluaju temperatura vode je niska i jednostavnije je odravati temperaturu pomou otvorenih sistema grejanja. Na takav nain optimalna temperatura bazena odrava se nekoliko nedelja vie u godini nego bez sistema grejanja vode. Postoje i kolektori koji direktno greju vazduh. Ti sistemi cirkuliu vazduh kroz kolektore i na taj nain prenose veliki deo energije na vazduh. Taj vazduh se kasnije vraa u grejanu prostoriju i na taj nain se odrava temperatura u prostoriji. Kombinacijom grejanja vazduha i grejanja vode moe se postii vrlo velika uteda.

Sl.4. Solarni kolektor

3.1.2. Fotonaponske elijeFotonaponske elije su poluprovodniki elementi koji direktno pretvaraju energiju sunevog sistema u elektrinu energiju. Za sada su jo uvek ekonomski nerentabilne jer im je cena oko 6500 $/kW. Na slici 5. prikazan je princip izrade fotonaponskih elija. Fotonaponske elije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koriste se npr. na satelitima, drumskim znakovima, kalkulatorima i udaljenim objektima koji zahtevaju dugotrajni izvor energije. U svemiru je snaga sunevog zraenja mnogo vea jer Zemljina atmosfera upija veliki deo zraenja pa je i dobijena energija manja. Kao dodatni izvori energije fotonaponske elije mogu se prikljuiti na elektrinu mreu, ali je to za sada neisplativo.

Sl.5. Fotonaponska elija Fotonaponski efekat poeo je 1839. posmatrati Henri Bekerel i na poetku 20. veka bio je predmet mnogih istraivanja. Nobelova nagrada koju je dobio Albert Ajntajn bila je za istrivanje solarne energije. 1954. cu Bell Labs u SAD-u predstavili prvi fotonaponski lanak koji je generisao upotrebljivu koliinu energije, a od 1958. poelo je ugraivanje u komercijalne aplikacije (posebno za svemirski program). U Evropskoj Uniji trnutno je 40% godinji rast instalirane snage fotonaponskih elija. To se naizgled ini kao veliki rast,ali se u sutini radi o vrlo malim koliinama, pa rast od 40% ne utie znaajno na zastupljenost takvih izvora energije.

3.1.3. Fokusiranje Suneve energijeFokusiranje Suneve energije koristi se za pogon velikih generatora ili toplotnih pogona. Fokusiranje se postie pomou mnogo soiva ili ee pomou ogledala sloenih u tanjir ili konfiguraciju tornja. Na slikama su prikazane konfiguracije Power Tower i Dish. Power Tower konfiguracije koriste kompjuterski kontrolisano polje ogledala za fokusiranje cunevog zraenja na centralni toranj, koji onda pokree glavni generator.

Sl.6. Power Tower konfiguracija Do sada su napravljeni demonstracioni sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW. Ti novi sistemi imaju i mogunost rada preko noi i po vrlo loem vremenu, tako da uvaju vruu tenost u vrlo efikasnom rezervoaru. Dish sistemi prate kretanje Sunca i na taj nain fokusiraju sunevo zraenje. Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunevo zraenje mogu se vrlo lako prebaciti na prirodni gas ili neki drugi izvor energije.

Sl.7. Dish sistem fokusiranja

3.2. Energija vetraEnergija vetra je energija koja potie od snage vetra. Predstavlja konvencionalan obnovljivi izvor energije, koji se vekovima koristi za dobijanje mehanike, a u novije vreme i elektrine energije. Iskoriavanje energije vetra je najbre rastui segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vetar znatno su poboljane.

Sl.8. Vetrenjaa koja koristi energiju vetra Ljudi koriste energiju vetra barem 5500 godina, neki od primera je da se amac sa jedrima koristi barem 5000 godina i arhitekti su koristili upravljanvetar za prirodne ventilacije jo u antiko doba. Krajem 19. veka energija vetra je poela da se koristi i za proizvodnju elektrine energije, ali uglavnom u malim lokalnim postrojenjima do naftne krize 1973. Sa usponima i padovim vezanim uglavnom za vasriranje cene nafte, razvoj tehnologije pretvaranja energije vetra u elektrinu energiju se naroito ubrzava posle 2000. godine usled stalnog porasta cene nafte na tritu.

3.2.1. Nastanak vetra i principi iskoriavanjaEnergija vetra je transformisani oblik suneve energije. Sunce neravnomerno zagreva razliite delove Zemlje i to rezlutuje razliitim pritiscima vazduha, a vetar nastaje zbog tenje za izjednaavanjem pritisaka vazduha. Postoje delovi Zemlje na kojima duvaju takozvani stalni (planetarni) vetrovi i na tim podrujima je iskoriavanje energije vetra najisplativije. Dobre pozicije su obale okeana i puina mora. Puina se istie kao najbolja pozicija zbog stalnosti vetrova, ali cene instalacije i transporta energije koe takvu eksploataciju.

Sl.9. Princip konverzije i nain prikljuenja vetrenjae na elektrinu mreu Kao dobre strane iskoriavanja energije vetra istiu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema trokova za gorivo i nema zagaivanja okoline. Loe strane su visoki trokovi izgradnje i promenjivost brzine vetra (ne moe se garantovati isporuka energije). Za domainstva su vrlo interesantne male vetrenjae snage do nekoliko desetina kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim podrujima. Kad se koriste kao primarni izvor energije neophodno je da im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generie vie od potronje. Velike vetrenjae esto se instaliraju u park vetrenjaa i preko transformatora spajaju se na elektrinu mreu.

3.3. BioenergijaBiomasa je obnovljiv izvor energije, a ine je brojni proizvodi biljnog i ivotinjskog sveta. Moe se direktno pretvarati u energiju sagorevanjem i tako proizvesti vodena para za grejanje u industriji i domainstvima i za dobijanje elektrine energije u malim termoelektranama. Fermentacija u alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Biogas nastao fermentacijom bez prisutnosti kiseonika sadri metan i ugljeniik pa se moe upotrebljavati kao gorivo, a ostali savremeni postupci korienja energije biomase ukljuuju proizvodnju piroliza, i za izvlaenje istog vodonika. Glavna prednost biomase u odnosu na fosilna goriva je manja emisija tetnih gasova i otpadnih voda. Dodatne prednosti su zbrinjavanje i iskoriavanje otpada i ostataka iz poljoprivrede, umarstva i drvne industrije, smanjenje uvoza energenta, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena podruja i poveanje sigurnosti snabdevanja energijom. Predvia se da e do sredine ovog veka u svetu udeo biomase u potronji energije iznositi izmeu 30 i 40 posto. vedska je npr. 1998. dobijala iz korienja biomase 18% energije, a Finska 10%. Prema dokumentima EU predvia se da e proizvodnja energije iz biomase u odnosu na ostale obnovljive izvore energije 2012. iznositi 73%. Ukrajina ima instalirane kapacitete od 320 MW za dobijanje struje upravo korienjem biomase. Budui da Srbija eli lanstvo u Europskoj Uniji, morae da promeni odnos prema korienju alternativnih izvora energije, pre svega bioenergije koja nam je najdostupnija.

Sl.10. Neki oblici bioenergije

3.3.1. Drvo kao alternativni izvor energijeU Evropskoj Uniji 58% primarne energije dobijene od obnovljivih izvora energije dolazi iz drveta. Tu veliki udeo ima tradicionalno iskoriavanje potencijala uma. U Francuskoj se proizvodi najvie primarne energije iz drveta. To je u 2000. godini iznosilo 9.8 Mtoe energije dobijene na taj nain. vedska (8.3 Mtoe) i Finska (7.5 Mtoe) takoe znatno koriste energiju iz drveta. Iako toplotna potronja (grejanje kua, grejanje vode) predstavlja glavni deo proizvodnje energije, deo energije drveta se pretvara i u elektrinu energiju. U 1999. godini u Evropskoj Uniji na taj nain proizvedeno je 17.3 TWh elektrine energije. Plan je da se 2010. godine proizvede 100 Mtoe energije iz drveta, a trenutno stanje pokazuje da e biti ostvareno 62 Mtoe. Najvanija je konverzija drveta u elektrinu energiju.

3.3.2. BiogasIzmeu 1990. i 2000. godine kontinuirano se poveavao broj elektrana na biogas. Danas ima oko 3000 elektrana u Evropi, a treba im dodati i 450 deponija smea koja valoriziraju biogas. Godinja proizvodnja tih pogona je oko 2304 ktoe, a to je oko 5% od ukupno proizvedene energije od biomase u Evropi. Velika Britanija je vodei proizvoa korisne energije iz biogasa sa 897 ktoe ili 39% evropske proizvodnje. Ta energija dobija se iz vie od 400 postrojenja. Nemaka je na drugom mestu sa 525 ktoe u 2002. godini. Najvei napredak u Nemakoj proizlazi iz biogasa dobijenog poljoprivredom. U 2002. ukljueno je 400 dodatnih takvih pogona i sad ih ima 1050. Na treem mestu je Francuska sa 167 ktoe godinje proizvodnje. Cilj Evropske Unije je 15 Mtoe proizvedene biogasom. Da bi se to postiglo potreban je godinji rast od bar 30%.

3.4. BiogorivaU zadnje vreme se sve vie pria o biogorivu kao zameni za tradicionalna fosilna goriva i veina politiara i naunika govori o tome kao o savrenom obnovljivom izvoru energije koga moe proizvoditi bilo ko i na taj nain smanjiti zavisnost od uvoza energenata. Iako pria oko smanjenja zavisnosti od uvoza energenata stoji, malo detaljnije prouavanje nastanka, svojstava i naina iskoriavanja biogoriva rezultira zakljukom da su biogoriva izuzetno opasna za razvoj oveanstva. Iako je prilino teko nai neku zadovoljavajuu definiciju biogoriva, s obzirom na mane i vrline koje poseduje, u svakom sluaju je manje tetno po okolinu,tako da ga kao takvo moemo smatrati gorivom budunosti. Biogoriva se dele na dva razliita sektora: etanol i biodizel goriva. Etanol se koristi kao dodatak za benzinske motore, a biodizel kao dodatak za dizel motore. Neki motori doputaju upotrebu istog etanola ili biodizela, ali to je ogranieno dravnim regulativama. Koliina proizvedenog etanola godinje je porasla sa 47.500 tona 1993. na 191.000 tona 2003. godine. Glavni proizvoa ovog goriva je Francuska sa 91.000 tona proizvedenih 2003. [panija je na drugom mestu sa 80.000 tona. Sledea je [vedska sa 20.000 tona.

Sl.11. Razne vrste biogoriva na pumpama

3.4.1. EtanolEtil alkohol ili etanol, C2H5OH, je prozirna, bezbojna tenost, specifinog ukusa i karakteristinog prijatnog mirisa. Najee se nalazi u alkoholnim piima kao to su pivo, vino i konjak. Zbog niske temperature smrzavanja korien je kao tenost u termometrima na temperaturi ispod -40 C , i kao antifriz u automobilima. Etanol je najee koncentrovan destilacijom razreenog rastvora. Etanol koji se koristi u komercijalne svrhe sadri 95% etanola i 5% vode. Ovaj ostatak vode se moe oduzeti pomou odreenog enzima pa na taj nain nastaje apsolutni etanol. Temperatura na kojoj etanol poinje da se topi je -114.1 C (-173.4 F), temperatura kljuanja iznosi 78.5 C (173.3 F). Najstariji nain proizvodnje etanola je fermentacija eera. Sva alkohola pia i vie od polovine industrijskog etanola jo uvek se dobija na isti nain. Skrob koji se nalazi u krompiru, kukuruz i ostale itarice uz pomo enzima kvasca i drugih enzima pretvaraju se u etanol i ugljen dioksid.

C6H12O62C2H5OH + 2CO2Ova formula je zapravo jednostavan prikaz procesa u kome se stvara jo mnotvo drugih produkata. Tenost dobijena na ovaj nain, koja sadri 7 do 12% etanola biva nizom destilacija pretvorena u 95%-tni etanol. Velike koliine etanola koji nije namenjen proizvodnji pia dobija se sintetiki iz acetaldehida koji se dobija iz acetilena ili iz etilena koji se dobija iz nafte. Etanol moe biti oksidovan prvo u acetaldehid, a zatim u siretnu kiselinu. Ukoliko se podvrgne dehidrataciji, nastaje eter. Ostali proizvodi koji se dobijaju iz etanola su butadien iz kog se proizvodi sintetika guma, zatim etil-hlorid (lokalni anestetik) i mnoga druga organska jedinjenja. Pomean sa benzinom etanol daje jedinjenje gasohol koji se koristi kao automobilsko gorivo. Moe se meati i sa vodom i mnogim organskim rastvorima u svim razmerama. Odlian je rastvara razliitih materija i koristi se u proizvodnji parfema, lakova i eksploziva. U sluaju kada podlee isparavanju, rastvor se naziva piritus. Veina industrijskog etanola je denaturirana kako bi se izbegla njegova upotreba kao alkohola. Taj proces ukljuuje meanje etanola s otrovnim materijama koje ine etanol nemoguim za pie. Odstranjivanje tih materija bi podrazumevalo seriju tretmana skupljih od poreza na alkoholna pia.

3.4.2. BiodizelBiodizel je prvo od alternativnih goriva koje je postalo poznato iroj javnosti pa je stoga najraspostranjenije biogorivo u Evropi. Proizvodi se iz ulja ili masti procesom transesterifikacije pa je u organizaciji slino mineralnom dizelu. Ulja se meaju sa natrijum-hidroksidom i metanolom ili etanolom, a kao produkti te hemijske reakcije nastaju biodizel i glicerol. Na deset delova biodizela nastane jedan deo glicerola. Biodizel moe biti korien u svakom dizelovom motoru kada se pomea sa mineralnim dizelom. U nekim zemljama proizvoai daju garanciju na motor ukoliko se upotrebljava i sam biodizel bez dodataka iako, npr. Volkswagen savetuje svojim vozaima da se posavetuju sa Volkswagenovim odeljenjem za zatitu okoline pre same upotrebe.

3.4.3. BiohidrogenOva vrsta biogoriva bi mogla biti najzastupljenija u budunosti, budui da je obnovljiva, ne uzrokuje emisiju tetnih gasova pri sagorevanju, ve oslobaa energiju pa se lako pretvara u elektrinu energiju pomou elija za gorivo. Kod proizvodnje biohidrogena uz pomo fotosintetikih mikroorganizama, potreban je jednostavan solarni reaktor, kao prozirna zatvorena kutija i neznatni energetski izvor. Elektrohemijska proizvodnja biohidrogena pomou solarne baterije zahteva, meutim, jake energetske izvore. Postoje razliiti procesi proizvodnje biohidrogena. Neke od njih su: biofotoliza vode pomou mikroalgi ili cijanobakterija, proizvodnja biohidrogena uz pomo odreenih enzima (hidrogenaza, nitrogenaza), proizvodnja pomou fotosintetikih bakterija, kombinacija fotosintetinih i anaerobnih bakterija kod proizvodnje. Sama proizvodnja biohidrogena je najzahtevnija s obzirom na okolinu. Budunost ovog procesa zavisi ne samo od poboljanja na temelju istraivanja, ve i od ekonomskih zahteva, drutvene prilagodljivosti i razvitka hidrogenskog energetskog sistema.

3.5. Geotermalna energijaRe geotermalno ima poreklo u dvema grkim reima geo (zemlja) i therme (toplota) i znai toplota zemlje, pa se prema tome toplotna energija Zemlje naziva jo i geotermalna energija. Toplota u unutranjosti Zemlje rezlutat je formiranja planeta iz praine i gasova pre vie od etiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stenama kontinuirano regenerie tu toplotu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Osnovni medij koji prenosi toplotu iz unutranjosti na povrinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako to se voda od kia probija duboko po pukotinama i tamo se onda zagreva i cirkulie nazad prema povrini, gde se pojavljuje u obliku gejzira i toplih izvora.

Sl.12. [ematski prikaz preseka zemlje Spoljanja kruta kora Zemlje duboka je od pet do 50 kilometara i sastavljena je od stena. Materije iz unutranjeg sloja neprestano izlaze na povrinu kroz vulkanske otvore i pukotine na dnu okeana. Ispod kore nalazi se omota i on se protee do dubine od 2900 kilometara, a sainjen je od spojeva bogatih gvoem i magnezijumom. Ispod svega toga nalaze se dva sloja jezgratekui sloj i kruti sloj u samom jezgru planete. Poluprenik Zemlje je otprilike 6378 kilometara, i niko zapravo ne zna to se tano nalazi u unutranjosti, sve navedeno su zapravo naune pretpostavke izgleda unutranjosti planete. Te pretpostavke temelje se na eksperimentima u uslovima visokog pritiska i velikih temperatura.

Sputanjem kroz spoljanji sloj Zemlje, tj. koru temperatura raste 17 C do 30 C po kilometru dubine. Ispod kore nalazi se omota koji je sastavljen od delimino rastopljenih stena i temperatura tog omotaa je izmeu 650 i 1250 C. U samom jezgru Zemlje temperature bi po nekim procenama mogle biti izmeu 4000 i 7000 C. Budui da toplota uvek prelazi sa toplijih tela na hladnija, toplota iz unutranjosti Zemlje prenosi se prema povrini i taj prenos toplote predstavlja glavni pokreta tektonskih ploa. Na mestima gde se spajaju tektonske ploe moe doi do proputanja magme u gornje slojeve i ta magma se tada hladi i stvara novi sloj zemljine kore. Kad magma doe do povrine moe stvoriti vulkane, ali veinom ostaje ispod povrine pa stvara ogromne bazene i tu poinje da se hladi, a taj proces traje od 5000 godina do milion godina. Podruja ispod kojih se nalaze ovakvi bazeni magme imaju visok temperaturni gradijent, tj. temperatura raste vrlo brzo poveanjem dubine i takva podruja su izuzetno pogodna za iskoriavanje geotermalne energije. Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50000 puta vie od sve energije koja se moe dobiti iz nafte i gasa irom sveta. Geotermalni resursi nalaze se u irokom spektru dubina, od plitkih povrinskih do vie kilometara dubokih rezervoara vrele vode i pare koja se moe dovesti na povrinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najee pojavljuje u formi vulkana, izvora toplee vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi ve hiljadama godina u obliku banja odnosno rekreacijsko-lekovitog kupanja. Ipak razvoj nauke nije se ograniio samo na podruje lekovitog iskoriavanja geotermalne energije ve je iskoriavanje geotermalne energije usmereno i prema procesu dobijanja elektrine energije ,grejanju domainstava i industrijskih postrojenja. Grejanje zgrada i iskoriavanje geotermalne energije u procesu dobijanja struje, glavni su ali ne i jedini naini iskoriavanja te energije. Geotermalna energija se moe iskoristiti i u druge svrhe kao to su pasterizacija mlijeka, u plivakim bazenima, u procesu suenja drveta i vune, planskom stoarstvu, i u mnoge druge svrhe. Glavni nedostatak prilikom iskoriavanja geotermalne energije je to da nema puno mesta na svetu koja su izuzetno pogodna za eksploataciju. Najpogodnija su podruja na rubovima tektonskih ploa, tj. podruja velike vulkanske i tektonske aktivnosti. Sledea slika prikazuje tektonsku kartu sveta i podruja pogodna za iskoriavanje geotermalne energije.

Sl.13. Podela planete na tektonske ploe Jedan od najzanimljivijih oblika iskoriavanja geotermalne energije je proizvodnja elektrine energije. Tu se koriste vrela voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema zapaljivanja fosilnih goriva i kao rezlutat toga nema ni tetnih emisija gasova u atmosferu, isputa se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome to se takve elektrane mogu primeniti u najrazliitijim okruenjima, od farma, osetljivih pustinjskih povrina pa sve do umsko-rekreacijskih podruja.

Sl.14. Princip generisanja el. energije iz geotermalnih izvora

3.6. Energija vode (Hidroenergija)Energija vode (hidroenergija) je najznaajniji obnovljivi izvor energije, a ujedno i jedini koji je ekonomski konkurentan fosilnim gorivima i nuklearnoj energiji. U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama je utrostruena, ali je time udeo hidroenergije povean za samo 50% (sa 2.2% na 3.3%). U nuklearnim elektranama u istom je razdoblju proizvodnja poveana gotovo sto puta, a udeo 80 puta. Tako je zbog toga to korienje hidroenergije ima svoja ogranienja. Ne moe se koristiti svuda jer podrazumeva veliku koliinu brzo tekue vode, a poeljno je i da je ima dovoljno cele godine, jer se elektrina struja ne moe jeftino uskladititi. Da bi se ponitio uticaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulaciona jezera. To znatno die cenu cele elektrane, a i die se nivo podzemnih voda u okolini akumulacije. Nivo podzemnih voda ima dosta uticaja na biljni i ivotinjski svet, pa prema tome hidroenergija nije sasvim bezopasna za okolinu. Veliki problem kod akumuliranja vode je i zatita od potresa. Procenjuje se da je iskorieno oko 25 % svetskog hidroenergetskog potencijala. Veina neiskorienog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, to je povoljno jer se u njima oekuje znatan porast potronje energije. Najvei projekti, planirani ili zapoeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru itd. Rastua potreba za energijom pri tome esto pretee nad brigom o uticajima na okolinu, a dimenzije nekih zahvata nameu shvatanja da je njihovo izvoenje ne samo stvar energije nego i prestia.

Sl.15. Energija vode u hidroelektrani

3.6.1. Tipovi hidroelektranaPostoje tri osnovna tipa hidroelektrana: protone, akumulacione (Hydroelectric Dam) i reverzibilne (Pumped-storage Plants) hidroelektrane. Po definiciji protone hidroelektrane su one koje nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova akumulacija moe isprazniti za manje od dva sata rada kod nazivne snage. To znai da se skoro direktno koristi kinetika energije vode za pokretanje turbina. Takve hidroelektrane je najjednostavnije izraditi, ali su veoma zavisne od trenutnog protoka vode. Prednost takvog izvoenja je vrlo mali uticaj na okolinu i nema dizanja nivoa podzemnih voda. Na slici 16. prikazan je princip akumulacione hidroelektrane. Glavni delovi takve elektrane su akumulacija, brana, zahvat, gravitacioni dovod, komora za vodu, cevovod pritiska i odvod vode. Postoje dve vrste akumulacionih hidroelektrana: pribranska i derivacijska. Pribranska se nalazi ispod same brane, a derivacijska je smetena dosta nie od brane i cevovodima je spojena na akumulaciju. Akumulacione hidroelektrane su najei nain dobijanja elektrine energije iz energije vode. Problemi nastaju u letnjim mesecima kad prirodni dotok postane premali za funkcionisanje elektrane. U tom sluaju se mora zatvoriti brana i potrebno je odravati bar nivo vode koji je bioloki minimum. Veliki problem je i dizanje nivoa podzemnih voda.

Sl.16. [ematski prikaz akumulacione hidoelektrane

3.7. Energija okeanaSvet je doao u vreme kada treba sve vie energije budui da potronja energije znatno raste na globalnoj skali. Ne samo da svetu treba energija, ve mu treba energija iz obnovljivih, ekoloki prihvatljivih izvora energije koji ne uzrokuju ekoloke probleme kao to su globalno zagrevanje i zagaenje vazduha. Jedan od tih novih obnovljivih izvora energije svakako bi mogla biti i energija okeana ija e vanost sigurno biti dosta vea u budunosti. Okeani pokrivaju vie od 70% Zemljine povrine pa s toga predstavljaju vrlo interesantan izvor energije koji bi u budunosti mogao da daje energiju kako domainstvima, tako i industrijskim postrojenjima. Trenutno je energija okeana izvor energije koji se vrlo retko koristi jer trenutno postoji mali broj elektrana koje koriste energiju okeana, a osim toga te elektrane su jo uvek malih dimenzija tako da je deo energije koji se odnosi na energiju okeana ustvari zanemarljiv na globalnoj skali. Ipak, kako obnovljivi sektor dobija sve vee znaenje s njim bi trebalo da poraste i iskoriavanje, ovog u najmanju ruku zanimljivog izvora energije. Postoje tri osnovna tipa koja se koriste u iskoriavanju energije okeana. Moemo koristiti talase, odnosno energiju talasa, okeansku energiju plime i oseke, a osim toga moemo koristiti i temperaturnu razliku vode kako bi dobili energiju (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC).

3.7.1. Energija talasaEnergija talasa je oblik kinetike energije koja postoji u kretanju talasa u okeanu, a kretanje talasa uzrokuje duvanje vetrova po povrini okeana. Ta energija moe biti iskoriena da pokrene turbine, pa postoji dosta mesta gde su vetrovi dovoljno snani da proizvedu stalno kretanje talasa. Ogromne koliine energije kriju se u energiji talasa pa joj to daje ogromni energetski potencijal. Energija talasa se direktno hvata ispod povrine talasa ili iz raznih fluktuacija pritisaka ispod povrine. Tada ta energija moe pogoniti turbinu, a najjednostavniji i najei nain funkcionisanja je sledei: talas se die u komori, a rastue sile vode teraju vazduh iz komore pa tako pokretljivi vazduh zatim pobuuje turbinu, koja onda pokree generator. Glavni problem sa energijom talsa predstavlja injenica da se taj izvor energije ne moe ravnomerno koristiti u svim delovima sveta. Upravo iz tog razloga to se energija talasa ne moe koristiti u svim delovima sveta mnoga

istraivanja su posveena upravo reavanju tog problema ravnomernosti.Ipak postoje i mnoga podruja sa vrlo visokom stopom iskoristivosti, kao to su npr. zapadna obala [kotske, Severna Kanada, juna Afrika, Australija pa i severozapadna obala severne Amerike. Postoje razne tehnologije za iskoriavanje energije talasa, ali samo mali broj njih je ustvari komercijalno iskoristiv. Tehnologije za iskoriavanje energije talasa nisu samo instalirane na obali, ve i daleko na puini, a i naglasak velikih projekata kao to je "The OCS Alternative Energy Programmatic EIS" je upravo na puinskim projektima sa sistemima postavljenim u dubokoj vodi, na dubinama koje prelaze 40 metara.

Sl.17. Elektrana na talase Ipak veina tehnologija za iskoriavanje energije talasa jo uvek je orijentisana blizu obale, ili na samoj obali, a razlika meu njima je u njihovoj orijentaciji prema talasima s kojima su u interakciji, i sa radnim principom pomou koga se energija talasa pretvara u eljeni oblik energije. Meu najpopularnijim tehnologijama su svakako tzv. terminator devices, point absorbers, attenuators i overtopping devices.

3.7.2. Energija plime i osekeDrugi tip energije okeana je energija plime i oseke, s obzirom da u vreme plime i nadolaenja vode na obalu, ona se moe zatvoriti u rezervoare iza brana. Energija plime i oseke je ustvari forma hidroenergije koja iskoriava kretanja vode, koje se dogaa zbog meseevih mena, odnosno sputanja i dizanja nivoa mora. Energija plime i oseke se stvara zahvaljujui generatorima koji su ustvari velike podvodne turbine postavljena u podruja sa velikim morskim menama, dizajnirana tako da uhvate kinetiko kretanje nadiruih morskih mena, kako bi se stvorila elektrina energija. Energija plime i oseke ima ogroman potencijal za budue energetske projekte, najvie zbog ogromnih povrina svetskih okeana.

Sl.18. Elektrana na plimu i oseku Dosta prednosti je vezano za energiju plime i oseke. Re je o obnovljivom izvoru energije koji je ujedno ekoloki prihvatljiv jer ne isputa tetne gasove niti stvara otpad, ne treba mu gorivo za pogon, a budui da su mene totalno predvidive moe pouzdano proizvoditi energiju, a jednom kada se elektrana napravi nije toliko skupa za odravanje. Ipak ima tu i negativnih strana, od kojih svakako najvie panje skreu ogromni poetni trokovi jer je re o vrlo masivnim projektima koji zahtevaju velika podruja. To moe stvoriti velike ekoloke probleme i unititi mnoge ekosisteme, naroite one kod ptica jer one koriste razdoblje plime i oseke za pronalaenje hrane. Naravno tu je takoe i ogranieno dnevno vreme rada elektrane, tokom samo 10 sati dok su povoljni uslovi mena.

4. Zakluakoveanstvo e u bliskoj budunosti morati da pronae ekoloki prihvatljivije izvore energije kojima e pokrivati svoje energetske potrebe. Trenutno se kao ekoloki prihvatljivo reenje nude obnovljivi izvori energije, ali ipak nije realno oekivati da e se ti izvori energije dovoljno razviti i komercijalizovati da u nekoj veoj meri zadovolje rastue energetske potrebe oveanstva. Energija Sunca nema dovoljno iskorienje i skupa je, energija vetra nije svugde dostupna u dovoljnim koliinama, energetski potencijali vode ve su u velikoj meri iskorieni. Geotermalna energija moe se optimalno koristiti samo na tektonskim rasedima, tj. na mestima na Zemlji gde termalna energija iz unutranjosti Zemlje dolazi vrlo blizu povrine. Energija plime i oseke, energija talasa predstavljaju veliki potencijal, ali zbog male dostupnosti trenutno se izuzetno malo energije generie iz tih izvora. Bioenergija ili tanije biogoriva nameu se kao zamena za klasina fosilna goriva, ali ta goriva takoe u atmosferu isputaju tetne gasove pa nisu ekoloki potpuno prihvatljiva. Pored toga, biogoriva vezuje i jedan zanimljivi etiki problem. Naime, biogoriva se proizvode od eerne trske, kukuruza, soje, uljane repice i drugih biljaka koje mogu posluiti kao hrana.Tako, bogatije drave proizvode biogoriva na nain da pretvaraju hranu u gorivo, dok sa druge strane izuzetno puno ljudi na Zemlji umire od gladi i ta ista hrana spasila bi im ivote. Ipak, vea primena alternativnih izvora energije je neophodna za ouvanje ivotne sredine. Promena odnosa korienja obnovljivih i neobnovljivih izvora energije moe znatno uticati na ouvanje nae ivotne sredine. Neophodno je da ekoloka znanja postanu postanu sastavni deo matrice optih znanja. Kada bi ljudi pribegli korienju obnovljivih (istih) izvora energije, znatno bi se smanjila mogunost daljeg globalnog zagrevanja Zemlje. Ouvanje ivotne sredine je od presudnog znaaja za opstanak ljudi, biljnog i ivotinjskog sveta na planeti.