ENERGETIKA - Naslovnica · Obnovljivi izvori energije (OIE) Fakultet kemijskog inženjerstva i...
Transcript of ENERGETIKA - Naslovnica · Obnovljivi izvori energije (OIE) Fakultet kemijskog inženjerstva i...
ENERGETIKA
Studij: Kemijsko inženjerstvo (V semestar)
prof. dr. sc. Igor Sutlović
Fakultet kemijskog inFakultet kemijskog inžženjerstva i tehnologijeenjerstva i tehnologije
Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetikuZavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
EU 20-20-20 ciljevi
Smanjenje emisije stakleničkih plinova u EU za 20% u odnosu na one iz 1990., 20% potrošnje energije u EU osigurati treba biti iz obnovljivih izvora, smanjiti 20% potrošnju primarne energije u odnosu na očekivanu razine, kroz mjere energetske učinkovitiosti.
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Obnovljivi izvori energije (OIE)
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Obnovljivi izvori energije u hrvatskom se “Zakonu o energiji” definiraju kao:
„izvori energije koji su sačuvani u prirodi i obnavljaju se u cijelosti ili djelomično, posebno energija vodotoka, vjetra, neakumulirana sunčeva energija, biodizel, biomasa, bioplin, geotermalna energija itd.”
Iz “Uredbe o minimalnom udjelu električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije čija se proizvodnja potiče” (Vlada RH 2007.g):
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
PRAVILNIK O KORIŠTENJU OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE I KOGENERACIJE (NN 67/07)
Ciljevi
članak 2.
Korištenjem obnovljivih izvora energije i kogeneracije ostvaruju se interesi Republike Hrvatske u području energetike, utvrđeni Strategijom energetskog razvitka Republike Hrvatske, zakonima i drugim propisima kojima se uređuje obavljanje energetskih djelatnosti, osobito u pogledu:dugoročnog smanjenja ovisnosti o uvozu energenata,učinkovitog korištenja energije i smanjenja utjecaja uporabe fosilnih goriva na okoliš,otvaranja novih radnih mjesta i razvoja poduzetništva u energetici,poticanja razvoja novih tehnologija i domaćeg gospodarstva u cjelini,diverzifikacije proizvodnje energije i sigurnosti opskrbe.
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Udio OIE u ukupnoj potrošnji energije u RH (izvor: Ministarstvo gospodarstva RH, 2006.g.)
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
„Novi“ OIE (male hidroelektrane električne snage manje od 10 MW, vjetroelektrane, geotermalne elektrane, elektrane na biomasu, fotonaponske elektrane i drugi izvori).
U EU se planira povišenje udjela OIE s 8,5% u 2005. na 20% u 2020. godini!
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Koji su glavni oblici OIE?
Sunčeva energija,energija vjetra,hidroenergija,biomasa, otpad i biogoriva,geotermalna energija,energija plime i oseke, morskih struja i valova,vodik i gorive ćelije.
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Fotonaponske ćelije
Fotonaponska solarna ćelija - uređaj u kojem se odvija direktna pretvorba energije sunčevog zračenja u električnu energiju
Tipovi FN ćelija od kristalnih poluvodiča su:
Silicijeve Si monokristalne, polikristalne i amorfne (140 W, 130 W, 50 W)Galij arsenidne GaAs (300 W)Gali iridium fosfidne (GaInP)/GaAs Kadmij-telurijeve CdTe (160 W u labaratorijskim uvjetima)
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Solarna ćelija – solarni modul – solarni generator
Princip rada fotonaponskih ćelija zasniva se na fotoelektričnomefektu
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Potencijal Sunčeva zračenja u Hrvatskoj
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Postoje tri osnovna principa iskorištavanja energije Sunca, a to su:
· solarni kolektori – pripremanje tople vode i zagrijavanje prostorija · fotonaponske ćelije - direktna pretvorba Sunčeve energije u električnu energiju · fokusiranje Sunčeve energije -upotreba u velikim energetskim postrojenjima
Suvremena oprema za proizvodnju tople vode –kolektori Sunčeve topline – montiraju se na krov kuće-moguće ih je kombinirati s klasičnim-fosilnim energentima.
U njima se nalaze cijevi s vodom (ili medijem) koja se zagrijava pod utjecajem Sunčevih zraka.
U Hrvatskoj je trenutno daleko najzastupljenija proizvodnja tople vode pomoću solarnih kolektora
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
Prema podacima Energetskog instituta Hrvoje Požar, pretpostavlja se da je u Hrvatskoj ugrađeno oko 15.000- 20.000 metara kvadratnih sunčevih kolektora, a procjenjuje se da je u sunčevim ćelijama instalirano oko 52 kilovata.
„Solarna kuća – Špansko“
10 m2 Sunčanih kolektora
36,1 kW od tvrtke Stilin d.o.o.
5,6 kW na obiteljskoj kući u Čakovcu
7,14 kW instalirane električne vršne snage
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
FN ćelije najčešće možemo vidjeti kao bazno napajanje izoliranih sustava (off-grid) kao što su, telekomunikacijski i radijski sistemi, svjetionici, cestovna signalizacija ili pak naplata parkirališta.
Koriste se i u dekorativne svrhe kao npr. u Zadru (instalaciji Pozdrav Suncu).
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
"...Kada bismo samo 3 posto teritorija Hrvatske prekrili Sunčevim pretvornicima u toplinsku i električnu energiju, dobili bismo oko osam puta više od današnje ukupne energetske potrošnje u Hrvatskoj."
Dr.sc. Natko Urli s Instituta "Ruđer Bošković"
Energetika, doc. dr. sc Igor Sutlović
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Potencijal Sunčeva zračenja u Europi
Prva europska zemlja po iskorištenosti sunčeve energije u Europi je Njemačka.
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
U Njemačkoj već danas najveća postrojenja koja pretvaraju svjetlost u električnu energiju proizvode dovoljno energije za milijunski grad.
Udio solarne energijeUdio električne energije koja dolazi iz sunca u Njemačkoj trebao bi značajno porasti: sada je 0,6 posto, a uskoro će iznositi šest posto.
Solarna elektrana kod Marburga
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za termodinamiku, strojarstvo i energetiku
Snaga 35 MW
smanjenje emisije od 25.000 tona CO2 godišnje
20 do 40% jeftinija energija
SOLARNI PARK WALDPOLENZ
2000 m dužine
600 m širine
550,000 solarnih ploča
40 MW električne energije za oko 40,000 kuća
SOLARNI PARK MUEHLHAUSEN6,3 MW
redukcija emisije 6200 tona CO2 godišnje
57,600 solarnih ploča
SOLARNI PARK GöTTELBORN8,4 MW
Smanjenje emisije od 6500 tona CO2 godišnje
Španjolska se ozbiljno posvećuje iskorištavanju energije sunca. Na jugu te zemlje nastao je jedan od najvećih solarnih pogonskih kompleksa na svijetu
U Španjolskoj se gradnja solarnih elektrana već sada pokazala rentabilnom.
.»Andasol 1« je prva od tri solarne elektrane koje bi se trebale sljedećih godina sagraditi u podnožju Sierre Nevade.
Stručnjaci smatraju da će za 20 godina cijena solarne struje biti ista kao i cijena energije dobivene eksploatacijom ugljena.
Energetika, prof. dr. sc Igor Sutlović
ANDASOL 1, Španjolska
50 MW električne energije
smanjenje emisije CO2 od 152,000 tona godišnje
cijena 260 milijuna eura
Spain, Crevillent(Alicante)
6,2 MW
7500 tons CO2 emission reduction annually
Spain, Olmedilla(Castila La Mancha)
60 MW
Solarni park Merida/DonAlvaro
30 MW
SERPA, Portugal11 MW
52, 000 solarnih panela
75 milijuna dolara
površina 60 hektara
redukcija emisije od 30,000 tona CO2godišnje
Parabolični koncentrirajući solarni kolektori -Concentrating Solar Power (CSP)
Snaga 64MW, površina 1,6km2, od čega 1,2km2
otpada na polje kolektora
Smanjenje emisije CO2jednako emisiji 20000 automobila godišnje
- Nevada Solar One- pustinja Mojave, Nevada, SAD, pored Las Vegasa, u pogonu od srpnja 2007g.
Godišnja proizvodnja el. energije 134 milijuna kWh
Više od 182 000 zrcala, 18200 cijevi na koje se fokusira zračenje, temperatura koja se postiže u njima 390°C
DUBAI «Dynamic Tower»
2002
Njemačka 11,994
Španjolska 4,825
Danska 2,889
Italija 788
Nizozemska 693
UK 552
Grčka 297
EU-Ukupno 23,159 28,542 EU-Ukupno
375 Grčka
649UK
912Nizozemska
904Italija
3,110 Danska
6,202 Španjolska
14,609 Njemačka
2003
Red. bro
j
Naziv VE Proizvođačagregata
Broj agregatakom
Snaga agrega
ta (kW)
Ukupna snaga
VE (kW)
Napon priključ
enja(kV)
U pogonu od
1. Trtar-Krtolin
Enercon 14 800 11.200 30 2007.
2. Ravne-Pag Vestas 7 850 5.950 10 20073. Orlice Enercon 8 + 3 900 +800 9.600 30 20094. Vrataruša Vestas 14 3.000 42.000 110 20105. Velika
PopinaSiemens 4 2.300 9.200 35 2011
6. Pometeno Brdo
Končar 1 1.000 1.000 110 2010
7. Crno Brdo(p
.p)
Leitwind 7 1.500 10.500 10 2011
8. Ukupno 58 89.450
Satna proizvodnja od 1.01.- 31.10.2011. godineProsječna satna proizvodnja 21,3 MW, maksimalna satna proizvodnja 72,71 MW.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 349 697 1045 1393 1741 2089 2437 2785 3133 3481 3829 4177 4525 4873 5221 5569 5917 6265 6613 6961
MW
Satna proizvodnja Krivulja trajanja Prosječna proizbodnja Instalirana snaga
Dnevna proizvodnja u Listopadu
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
MW
h/dn
evno
Krtolin Orlice Pag Velika Popina Vrataruša Pometeno Brdo Crno brdo
Prosječna satna proizvodnja u pojedinom mjesecu - vidi se utjecaj temperature zraka na dijagram proizvodnje
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
sati
MW
SiječanjVeljačaOžujakTravanjSvibanjLipanjSrpanjKolovozRujanListopad
Prosjek
Mjesečne krivulje trajanja proizvodnje VE
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 32 63 94 125 156 187 218 249 280 311 342 373 404 435 466 497 528 559 590 621 652 683 714
MW
Siječanj Veljača Ožujak Travanj Svibanj
Lipanj Srpanj Kolovoz Rujan Listopad
Broj sati rada na godišnjem nivou
27102482 2423
2231
1906
14951353
483
0
500
1000
1500
2000
2500
3000V
E V
elik
aPo
pina
VE
Trta
r-Kr
tolin
VE V
rata
ruša
Uku
pno
VE
Orli
ce
VE C
rno
Brdo
VE
Rav
ne P
ag
VE
Pom
eten
obr
do
(bro
j sat
i)
VE Velika Popina VE Trtar- Krtolin VE Vrataruša Ukupno
VE Orlice VE Crno Brdo VE Ravne Pag VE Pometeno brdo
0,373
0,284
0,169
0,338
0,305
0,078
0,282
0,340
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
Krtolin Orlice Pag VelikaPopina
Vrataruša Pometenobrdo
Crno Brdo Ukupno
Krtolin Orlice Pag Velika PopinaVrataruša Pometeno brdo Crno Brdo Ukupno
Pokrivanje konzuma Hrvatske s proizvodnjom VE u ListopaduMaksimalno pokrivanje je bilo : 5,1 % dana 9. listopada u 05 sati.Na mjesečnom nivou VE su podmirile 1,5 % konzuma HR.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 51 101 151 201 251 301 351 401 451 501 551 601 651 701
sati
MW
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
%
Konzum HR Postotak podmirenja konzuma HR
Pod pojmom biomase se podrazumijevaju dvije kategorije:
Biomasa koja je nastala kao proizvod probavnog sustava domaćih životinja-stajski gnoj i biomasa koja se dobiva izravno preradom ili drva ili se drvo pak koristi isključivo za tu namjenu
izvor ZORG™
izvor: www.seilnacht.com/referate/biogas01.htm
U fermentatoru se u kontroliranim uvjetima iz izmeta životinja-stajskog gnoja proizvodi bioplin koji sadrži metan. Taj metan se može do potrebne čistoće izdvojiti iz bioplina te ga je moguće utiskivati u plinovod zajedno sa prirodnim plinom (tzv. zeleni plin). Moguće ga je izravno koristiti kao energent u kogeneracijskom postrojenju za proizvodnju električne i toplinske energije.
Iz drvne biomase dobivaju se tri osnovna proizvoda koji se koriste u energetske svrhe. peleti, briketi i sječka
gustoća ≈650 kg/m3
promjer: ≈6mm
dužina do 30 mm
sadržaj vode do 10%
udio drvne prašine 1 % (javlja se kod transporta)
d. topl. vrijednost ≈5 kWh/kg (18000kJ/kg)
ostatak pepela nakon gorenja: 0,5%
Osnovne karakteristike peleta:
Upravljanje energijom, prof. dr. sc Igor Sutlović
svojstva drveni briket ogrijevno drvo smeđi ugljen
oblik i mjere ø 90 mm - -
sadržaj vlage oko 10% 10 - 20% 12 - 60%
sadržaj pepela 0,35% < 0,5% 2 - 10%
sadržaj sumpora ø ø 2%
gornja topl. vrijednost 17.600 kJ/kg - -
donja topl.vrijednost 16.500 kJ/kg 14.700 - 16.700 kJ/kg 8.400 - 20.100 kJ/kg
Osnovne karakteristike briketa:
Upravljanje energijom, prof. dr. sc Igor Sutlović
Sječka
Sustav za dovod goriva
Sustav za dovod goriva
Odvod pepela iz ložišta
Odvod pepela iz ložišta
Filtri za odvod pepela
Filtri za odvod pepela
LožišteLožište
Izmenjivačtopline-kotaoIzmenjivač
topline-kotao
Pročišćavanje dimnih plinova Pročišćavanje dimnih plinova
DimnjaciDimnjaci
Regulacijska tehnika
Regulacijska tehnika
Izgaranje biomase
Upravljanje energijom, prof. dr. sc Igor Sutlović
Neka druga razmišljanja.