ENERGETSKI I MINERALNI RESURSI · kisele kiŠe 41 4. klimatske promjene i globalno zagrijavanje 47...

UNIVERZITET CRNE GORE

METALURŠKO-TEHNOLOŠKI FAKULTET

ENERGETSKI I MINERALNI RESURSI

KAO IZVORI ZAGAĐENJA

- P R E D A V A N J A -

Prof. dr Žarko Radović

Podgorica, januar 2020. god.

2

S A D R Ž A J

Str.

UVOD 5 1. ČOVJEK I ŽIVOTNA SREDINA 6

1. 1. OSNOVNI POJMOVI 6

1. 2. ZAGAĐENJE ŽIVOTNE SREDINE I IZVORI ZAGAĐENJA 7

2. ENERGIJA I ŽIVOTNA SREDINA 11

2. 1. MATERIJA I ENERGIJA 11

2. 2. ENERGETSKI RESURSI I ENERGETSKI IZVORI 14

2. 3. ENERGETSKA EFIKASNOST 22

3. ENERGIJA I ATMOSFERA 24

3. 1. SLOJEVI I HEMIJSKI SASTAV ATMOSFERE 24

3. 2. OZON I OZONSKI OMOTAČ 34

3. 3. SMOG 37

3. 4. UGLJEN-MONOKSID (CO) 38

3. 5. ZAGAĐUJUĆE ČESTICE 39

3. 6. ISPARLJIVA ORGANSKA JEDINJENJA 39

3. 7. ZAGAĐIVAČI BEZ DEFINISANIH SIGURNOSNIH KRITERIJUMA 40

3. 8. KISELE KIŠE 41

4. KLIMATSKE PROMJENE I GLOBALNO ZAGRIJAVANJE 47

4. 1. OSNOVNI POJMOVI O GLOBALNOM ZAGRIJAVANJU 47

4. 2. EFEKAT STAKLENE BAŠTE 47

4. 3. KLIMATSKI MODELI 62

5. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE 63

5. 2. ENERGIJA VODE (HIDROENERGIJA) 64

5. 3. GEOTERMALNA ENERGIJA 68

5. 4. ENERGIJA VJETRA 71

5. 5. ENERGIJA SUNCA 74

5. 6. BIOGORIVA 78

6. NEOBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE 84

6. 2. FOSILNA GORIVA 84

6. 3. TEČNA GORIVA 92

6. 4. GASOVITA GORIVA 101

6. 5. NUKLEARNA ENERGIJA 110

7. ENERGIJA I EKOLOGIJA 118

8. EKSPLOATACIJA MINERALNIH SIROVINA KAO IZVOR ZAGAĐENJA 121

8.2. HEMIJSKI SASTAV I OSOBINE MINERALA 122

8.3. OBLICI RUDARSKOG OTPADA 126

8.4. NEMETALIČNE MINERALNE SIROVINE 133

4

UVODNA RAZMATRANJA

Zaštita životne sredine i pitanja vezana za rešavanje najvažnijih problema iz te oblasti, već

dugo zaokupljaju pažnju stručne javnosti i cijelog čovječanstva. Problematika zagađenja životne

sredine, tj. definisanje najpogodnijih i najpotrebnijih mjera za njenu zaštitu od zagađenja, postala

je globalno svjetsko pitanje. Poseban značaj u tom smislu dobijaju problemi zagađivanja vode, tla i

vazduha, globalna promjena klime, smanjenje sadržaja ozona u stratosferi, gubitak biodiverziteta u

prirodi, velika potrošnja i smanjenje raspoloživih količina vode za piće, degradacija zemljišta i sl.

Čovjek svojim aktivnostima mijenja prirodno okruženje i narušava životnu sredinu. Kao

rezultat tih aktivnosti čovjeka, dolazi do promjena ili narušavanja ekosistema (pojava zagađenja) i

do klimatskih promjena, na lokalnom i globalnom nivou.

Pod zagađenjem životne sredine podrazumevaju se kvalitativne i kvantitativne promjene

fizičkih, hemijskih i bioloških komponenata životne sredine (voda, vazduh, zemljište, hrana), koje

dovode do narušavanja uspostavljenih prirodnih zakonitosti u ekosistemima. Industrijalizacija i

privredni razvoj, najčešće, imaju za cilj da se velika količina sirovina i energije dobije što jeftinije,

kako bi se ostvario što veći profit, pa i na račun iscrpljivanja prirodnih resursa, posebno

neobnovljivih.

Poznato je da je industrijski razvoj, po pravilu, praćen prljavim tehnologijama. Hemijska

industrija, metalurgija, industrija prerade fosilnih goriva, farmaceutska i automobilska industrija,

kao i mnoge druge industrijske grane, predstavljaju značajne izvore zagađujućih komponenti.

Sagorijevanje fosilnih goriva prate različiti oblici zagađenja i degradacije životne sredine.

Uništavanje šuma, neracionalno korišćenje tla, površinskih i podzemnih voda, nepravilni postupci

tretiranja svih vrsta otpada, ugrožavaju društveni i ekonomski razvoj, pa čak dovode u pitanje dalji

istorijski hod i opstanak civilizacije. Termoelektrane na fosilna goriva, danas se smatraju veoma

značajnim izvorom zagađenja čovjekove sredine. U toku sagorijevanja uglja (uglavnom lignita),

nastaju gasovi CO2, SO2 i azotni oksidi, za koje je utvrđeno da su uzročnici razaranja ozonskog

omotača Zemlje, pojave "ozonskih rupa" i poremećaja efekta "staklene bašte".

Sagorijevanjem uglja, dobijaju se značajne količine pepela i šljake (troske). Prašina nastaje

u rudnim nalazištima, u toku eksploatacije, kao i u elektrofilterima koji "sakupljaju" čestice prašine

koje se kasnije lageruju u odlagalištima pepela i šljake. Vazdušno strujanje može da raznese pepeo

vrlo daleko i da ozbiljno ugrozi prirodno okruženje i zdravlje živih bića.

Transformatorsko ulje i gasovi, takođe, predstavljaju značajan problem kod preduzimanja

mjera za zaštitu životne sredine. Procesi u termoelektranama su odgovorni i za emisije željeza,

kobalta, nikla, titana, cezijuma, kadmijuma i drugih teških metala, koji, na više načina, ugrožavaju

životnu sredinu, a preko nje i zdravlje živog svijeta na Zemlji.Globalni efekti zagađenja životne

sredine su: efekat staklene bašte, pojava kiselih kiša i ozonske rupe u vazdušnom omotaču Zemlje.

Najistaknutije zagađujuće materije (polutanti) su: gasovi (CO, CO2, SO2, NOx), čestice

ugljene prašine, čađi, arsena i teških metala, isparljivi ugljovodonici, hlorovodonici, metali Hg i

Pb, nitrati, nitriti, fosfati, nafta i njeni derivati kao i mnoga neorganska i organska jedinjenja.

Intenzivno i neplansko iskorišćavanje mineralnih i energetskih resursa, doprinosi porastu

koncentracije štetnih komponenti u čovjekovoj okolini, zbog čega se, kod definisanja mjera zaštite i

primjene važećih međunarodnih standarda u toj oblasti, njihovom uticaju na okolinu i živi svijet,

poklanja sve veća pažnja. Razvoj privredne proizvodnje, neminovno uzrokuje emitovanje raznih

zagađujućih materija u atmosferu, pa, zbog toga, apsolutno čistu atmosferu nije moguće postići.

Sastav atmosfere zavisi od fizičkih, hemijskih i bioloških procesa koji se odvijaju u prirodi.

5

1. ČOVJEK I ŽIVOTNA SREDINA

1. 1. OSNOVNI POJMOVI

Pod životnom sredinom podrazumijeva se prostor (okolina), u kojoj živa bića provode svoj

život u stalnim međusobnim odnosima. Životna sredina, za pojedina živa bića, predstavlja prostorno

funkcionalni sistem, tj. određeni prostor u kome deluje veliki broj faktora i gdje je, za jedno živo

biće u tom prostoru, svako drugo živo biće elemenat životne sredine. Prema tome, životna sredina

je prirodni okvir u kome žive sva bića, a povezana su uzajamnim (međusobnim) uticajem.

Životnu sredinu određuje i kompleks svih uticaja koji na živa bića deluju na mjestu na kome

žive. Ti uticaji su poznati kao ekološki uslovi, a pošto se odnose na spoljašnju sredinu, označavaju

se i kao spoljašnji faktori.

Čovjekova životna sredina predstavlja okruženje u kome čovjek živi i obavlja svoje

aktivnosti, a čine je vazduh, zemljište, voda, vegetacija i sav živi svijet koji egzistira u te tri sredine,

međusobno povezane u dinamičku ravnotežu. U najopštijem smislu, ona predstavlja ukupnost

prirodnih elemenata i društvenih tvorevina u kojoj čovjek živi kao prirodno i društveno biće.

Životnu sredinu sačinjava svijet prirode (biljke i životinje, zemljište, vazduh, voda), koji

je postojao milijardama godina prije čovjeka, kao i svijet objekata (predmeta) i institucija koje je

čovjek sam izgradio, koristeći dostignuća tehnike, tehnologije i nauke, da bi stvorio okruženje koje

odgovara njegovim potrebama. Životna sredina ili čovjekova okolina, predstavlja sve ono što nas

okružuje i sa čim je, direktno ili indirektno, povezana čovjekova životna i proizvodna aktivnost.

Prirodna sredina se može definisati na sličan način, pri čemu, u ovom slučaju, ne moraju

biti prisutne aktivnosti čovjeka niti njegov direktni uticaj. Ipak, u pogledu tehnološkog napretka i

razvoja industrije, ali i sve većeg uticaja čovjeka na prirodu i na ekosisteme, na globalnom nivou,

granica između pojmova životna i prirodna sredina postaje sve nejasnija.

Dio životne sredine je i radna sredina, a njen razvoj ide uporedo sa razvojem čovjeka.

Radna sredina je prostor u kome čovjek vrši radnu aktivnost. Bez obzira koliko se radna sredina

,,udaljava” od životne sredine, ona ostaje u jedinstvu sa životnom sredinom.

Čovjek svojim aktivnostima mijenja prirodno okruženje i tako, često, narušava prirodnu

okolinu. Izgradnjom velikih hidroenergana i akumulacionih jezera, eksploatacijom mineralnih

sirovina (rudarstvo), sječom šuma, proizvodnjom (dobijanjem) i preradom metalnih i nemetalnih

materijala, sagorijevanjem goriva u industrijskim pećima i termoelektranama, emisijom gasova,

formiranjem deponija, nuklearnim probama i drugim privrednim aktivnostima, čovjek značajno

utiče na promjenu čitavih područja. Kao rezultat navedenih aktivnosti, dolazi do promjena ili

narušavanja ekosistema i do klimatskih promjena, na lokalnom i globalnom nivou.

Životna sredina je jedinstven sistem na Zemlji, koji omogućava i podržava trajanje žive

materije u različito organizovanim oblicima. To je sistem sa neograničenim brojem međusobno

zavisnih procesa. Način života savremenog čovjeka, zajedno sa različitim granama proizvodnje i

tehnologije, dovodi postepeno do sveobuhvatnog zagađivanja planete Zemlje. Zagađenje jedne

sredine spontano se prebacuje u druge, doprinoseći daljem širenju zagađenja. Uništavanje životne

sredine podrazumijeva svaku čovjekovu djelatnost koja pogoršava šanse sadašnjih i budućih

generacija da im priroda koristi i da opstanu u njoj.

U današnje vrijeme, u eri tehnološkog razvoja i rasta ljudske populacije na Zemlji, čovjek

svojom aktivnošću remeti ekološke principe i zakonitosti i narušava stabilnost biosfere, dovodeći u

pitanje i sopstveni opstanak na planeti Zemlji. Čovjek neumjereno i neplanski iskorišćava prirodna

bogatstva i dostupne prirodne resurse, stvarajući potrebne korisne proizvode, a to ima za posledicu

nagomilavanje štetnih produkata, koje samoregulativni ekološki sistemi i prirodna sredina na Zemlji

ne mogu da prime i obezbijede njihovu reciklazu.

Posebno su, u pogledu prirodnih resursa i biodiverziteta, iskorišćeni i osiromašeni vodeni

ekosistemi (morski, jezerski i rečni), šumski i livadski ekosistemi, naročito u oblastima u kojima se

sve velike površine pretvaraju u agroekosisteme i velika urbana područja, koji kompleksnim

zagađivanjem vazduha, zemljišta i vode, narušavaju mnogo šire oblasti. Na taj način se javljaju

6

globalni ekološki problemi, kao što su pojačani efekat staklene bašte, kisele kiše, fotohemijski

smog, uništavanje stratosferskog i nagomilavanje troposferskog ozona i drugih fotooksidanata. .

Zaštita životne sredine podrazumijeva skup sastavljen od više različitih postupaka i mjera,

koji sprečavaju ugrožavanje životne sredine, u cilju očuvanja njene biološke ravnoteže. Ekološka

odbrana je multidisciplinarna i predstavlja trajnu obavezu svih članova društva kao cjeline. Njena

multidisciplinarnost proističe iz činjenice da zdravlje, životna sredina i socijalni uslovi,

predstavljaju kompleks oblasti i problema koji su u stalnoj interakciji. Zbog toga, svaka promjena u

stanju životne sredine, dovodi do ekoloških poremećaja i poremećaja u sferi socijalnih odnosa.

Zakon o zaštiti životne sredine definiše životnu sredinu kao skup svih prirodnih i radom

stvorenih vrijednosti i ukupni prostor u kome čovjek živi i u kome su smještena naselja, sva dobra u

opštoj upotrebi, industrijski i drugi objekti. Prirodne vrijednosti životne sredine su prirodna

bogatstva, zemljište, voda, šume, vazduh, biljni i životinjski svijet. Radom stvorene vrijednosti

životne sredine su dobra koja je čovek stvorio (rezultat čovjekovih aktivnosti).

Svaka čovjekova aktivnost, u pogledu stvaranja novih proizvoda, mora biti u skladu sa

ekološkim zakonima i principima, ali istovremeno ima za posledicu određeni rizik po živi svijet i

životnu sredinu, kao cjelinu. Sve procese „proizvodnje“ energije prate značajne fizičke, hemijske i

biološke promjene u prirodnoj i stvorenoj sredini, a opravdani (dozvoljeni) nivo tih promjena zavisi

od više faktora, od kojih je najvažniji stepen razvoja privrede i društva. Na visem stepenu razvoja,

postiže se krajnji nivo iznad koga društvo ne želi dalje povećanje rizika uzrokovanog promjenama u

životnoj sredini.

1. 2. ZAGAĐENJE ŽIVOTNE SREDINE I IZVORI ZAGAĐENJA

Pod zagađenjem životne sredine podrazumijeva se ona kvalitativna i kvantitativna

promjena fizičkih, hemijskih i bioloških komponenata životne sredine (voda, vazduh, zemljište,

hrana), koja dovodi do narušavanja uspostavljenih zakonitosti u ekosistemima. Zagađenje životne

sredine po obimu, vrsti i posledicama, već je dostiglo takve razmjere da predstavlja opasnost za živi

svijet i planetu Zemlju u cjelini.

Zagađenje životne sredine uzrokovano je:

sve većim iskorišćavanjem prirodnih bogatstava, proizvodnjom hemijskih jedinjenja, velikom potrošnjom novih sintetičkih materijala koji se ne mogu razgraditi biološkim

i fizičkim metodama,

sve većom upotrebom zaštitnih sredstava u industrijskoj proizvodnji i tehnologiji hrane (aditivi i pesticidi),

brzim i nekontrolisanim porastom ljudske populacije, posebno urbane, i industrijskim razvojem.

Klasifikaciju zagađivača životne sredine moguće je izvršiti po više osnova:

prema porijeklu, izvori zagađenja mogu se svrstati u prirodne i vještačke (antropogene),

prema hemijskoj strukturi (sastavu) zagađivači mogu biti neorganski i organski, prema fizičkom (agregatnom) stanju razlikuju se čvrsti, tečni i gasoviti.

7

U odnosu na sredinu koju zagađuju, posebno se izučavaju:

zagadjivači vazduha, zemljišta, objekata, hrane i vode,

U odnosu na efekte dejstva, zagađivači mogu biti:

materije koje djeluju direktno na čovjeka, utiču na atmosferske procese, na procese u vodi i zemljištu, izazivaju koroziju, deluju na životinje, biljke i razne objekte.

Zagađenje životne sredine može nastati iz prirodnih i vještačkih izvora.

Prirodno zagađenje se razlikuje od vještačkog (antropogenog) zagađenja po količini i vrsti

zagađujućih materija, kao i po tome što su prirodno emitovane materije ravnomjernije raspoređene

po površini Zemlje. Najveći prirodni emiteri sumpornih jedinjenja su okeani. Vulkani mogu

direktno da izbace sumpor u stratosferu. Prirodno zagađenje sredine ugljen-monoksidom (CO),

nastaje raspadanjem organskih materija, vulkanskim erupcijama, sagorijevanjem fosilnih goriva,

požarima, izdvajanjem iz okeana i drugim pojavama. Azotni oksidi, u značajnoj mjeri, nastaju za

vrijeme šumskih požara, električnih pražnjenja u atmosferi, dok se amonijak emituje kao posledica

biološkog raspadanja i životinjskog izlučivanja. Metan nastaje od organskih materija iz močvara i

tundri, sagorijevanjem biomase i drugih sličnih materijala. Najveći izvori čvrstih čestica u

atmosferi su vulkanske erupcije, šumski požari, sulfatni morski aerosoli, erozija na kopnu i sl.

Hemijski sastav prirodnih voda nije jedinstven, već zavisi od porijekla vode, zemljišta kroz

koje voda teče ili sa kojim je u dodiru, kao i od biljnih i životinjskih vrsta koje u njoj žive. Vode se

mogu zagaditi i usled vulkanskih erupcija i klimatskih promjena.

Životnu sredinu može zagaditi veći broj vještačkih izvora:

rudarstvo (vađenje mineralnih sirovina), priprema rude za topljenje, razni industrijski procesi u tehnologiji metala i nemetala, sagorijevanje uglja, poljoprivreda, drumski i avio saobraćaj i dr.

Zbog zagađenja životne sredine mogu nastati nesagledive posledice po čovječanstvo u

cjelini. Civilizacija svojim razvojem sve više ugrožava prirodne zakonitosti ekosistema, a posledice

negativnog antropogenog djelovanja mogu ugroziti i samu civilizaciju.

Neke od važnijih posledica zagađenja životne sredine su:

degradacija ozonskog omotača, poremećaj efekta staklene bašte i globalno zagrijavanje, pojava kiselih kiša, dejstvo pesticida, polihlorovanih bifenola i toksičnih materija na živi svijet u vodi zagađenje životnih namirnica i sl.

Vazduh koji okružuje Zemlju sastoji se od smješe gasova i primjesa u čvrstom, tečnom i

gasovitom agregatnom stanju. Primjese (prašina, vulkanski pepeo, čađ, čestice soli i dr.), vodena

para i razni gasovi, postoje svuda i na svakom mjestu, u većim ili manjim količinama. Svojom

aktivnošću, čovjek danas, svjesno ili nesvjesno, sve više zagađuje vazduh.

http://zastitazivotnesredine.com/ozonski%20omotachttp://zastitazivotnesredine.com/Efekat%20staklene%20ba%C5%A1tehttp://zastitazivotnesredine.com/Kisele%20ki%C5%A1ehttp://zastitazivotnesredine.com/Posledice%20dejstva%20polihlorovanih%20bifenolahttp://zastitazivotnesredine.com/Posledice%20dejstva%20toksi%C4%8Dnih%20materija%20na%20vodene%20biocenozehttp://zastitazivotnesredine.com/Posledice%20dejstva%20toksi%C4%8Dnih%20materija%20na%20vodene%20biocenozehttp://zastitazivotnesredine.com/Posledice%20zaga%C4%91enja%20%C5%BEivotnih%20namirnica

8

Najveći dio kiseonika biološkog porijekla potiče iz procesa fotosinteze. Šume (sa biljkama)

su prirodni proizvođači kiseonika. Njihova uloga je dvojaka. Mogu da proizvode i prečišćavaju, u

većoj ili manjoj mjeri, kiseonik (O2) . Međutim, uništavajući bezobzirno šume i zagađujući ogromne

površine rijeka, vode mora i okeana i zemljišta, ljudi sistematski narušavaju ove izvore O2. Čisti

vazduh je osnov za zdravlje i život ljudi čitavog ekosistema. Vazduh je smješa gasova sastoji se od

21 % kiseonika, 79 % azota, manjih količina plemenitih gasova, ugljen-dioksida, vodonika, ozona,

vodene pare i raznih nečistoća.

Dugo je vladalo uvjerenje da vazduha, potrebnog za životne i tehnološke procese, ima

dovoljno, tj. u neograničenim količinama i da je on odgovarajućeg, potrebnoh kvaliteta. Osim toga,

atmosfera je dugo služila kao velika deponija (skladište) za sve što se sa površine Zemlje emitovalo

u ogromnim količinama (dim, gasovi, prašina, aerosoli, čvrste čestice), tako je došlo do zagađenja

vazduha koje se nastavlja, na lokalnom i globalnom nivou. Što je gustina štetnih materija veća,

posebno u neposrednoj blizini naselja i industrijskih objekata, zagađenost vazduha je prisutnija i sa

težim posljedicama.

Iako je vazdušni omotač Zemlje relativno ravnomjerno raspoređen, postoje područja koja se

karakterišu maksimalnom aerozagađenošću. To su industrijske zone i naseljena mjesta, u kojima je

intenzivna čovjekova radna aktivnost. Zagađeni vazduh utiče na različite načine na zdravlje ljudi i

čitav ekosistem. Atmosfera služi i kao sredstvo za transport zagađujućih materija (zagađivača) do

udaljenih lokacija i kao sredstvo zagađenja vode i zemljišta. Zagađenje vazduha zavisi,

prvenstveno, od tipa zagađivača, a posledica je prirodnih pojava i aktivnosti čovjeka.

Pojam zagađeni vazduh podrazumijeva vazduh u kojem su neki novi sastojci, ili vazduh

koji sadrži neke sastojke u neuobičajeno velikim količinama. To je vazduh kontaminiran

supstancama štetnim ili opasnim po zdravlje živih bića i okolinu, bez obzira na njihovo agregatno

stanje.

Aerozagađenje je često drugi naziv za zagađenost vazduha (atmosfere), a podrazumijeva

prisustvo primjesa (toksičnih i netoksičnih), koje su posledica čovjekovih proizvodnih aktivnosti, a

dospjele su u atmosferu u vidu gasova, pare, prašine, dima, magle itd. Ove primjese mogu doći u

vazduh i iz prirodnih izvora. Zagađeni vazduh iznad urbanih sredina često se označava kao smog.

Aerozagađenje se lako može prenijeti na velika rastojanja od mjesta izvora. Faktori koji

utiču na prostor koji se može zagaditi (tzv. medijumi zagađenja) su:

brzina prostiranja (difuzije) zagađenog vazduha, brzina sedimentacije (taloženja) zagađujućih materija, vazdušna strujanja i vazdušne turbulencije, termička struktura atmosferskih slojeva, visina ispusta (dimnjaka), temperatura i brzina otpadnih (dimnih) gasova na izlazu i moguđnost samoprečišćavanja atmosfere, smjera i brzine vjetra, temperature i vlažnosti, atmosferske stabilnosti i topografskih efekata.

Za praćenje aerozagadenja potrebno je poznavanje kvaliteta, tj. fizičko-hemijskih svojstava

zagadujućih materija i kvantiteta, od čega zavisi dejstvo svake zagadujuće materije.

Vrste aerozagađenja zavise od brojnih činilaca, od kojih su najznačajniji:

vrsta tehnološkog procesa, korišćene sirovine i osobine poluproizvoda ili gotovog proizvoda.

9

Najveće zagađenje vazduha nastaje kao posledica aktivnosti čovjeka (antropogeni izvori). Tu

spadaju razne industrijske grane, posebno procesi u energetskim objektima, ,

Prirodni izvori aerozagađenja su prašina iz prirodnih izvora, najčešće sa ,,golih,, površina,

sa malo ili bez vegetacije (pješčane oluje) U tu grupu se ubrajaju:

metan koji se emituje u toku digestije hrane od strane životoinja (preživari), radon, gas iz prirodnih radioaktivnih oblasti (unutrašnjosti) Zemlje, dimni gasovi (koji sadrže i otrovni CO), nasatali tokom šumskih požara, vulkanska aktivnost, tokom koje seemituju sumpor i njegovi oksidi, hlor i čestice pepela, kosmička prašina i slana isparenja iz okeana,

Glavni izvori polutanata (zagađivača) u vazduhu su antropogenog porijekla, a to su:

energetska postrojenja koja svoj rad zasnivaju na sagorijevanju fosilnih goriva,

rafinerije nafte, energetska i sva druga industrijska postrojenja,

kontrolisano spaljivenje u poljoprivredi i šumarstvu,

izduvni gasovi iz motornih i drugih vozila i prevoznih sredstava,

različite hemikalije koje se, u vidu prašine ili sagorijevanjem, šire u okolni vazduh,

komponente boja, lakova za kosu, aerosoli iz sprejeva i drugi rastvarači,

deponije smeća ( izdvaja se deponijski gas ), sagorijevanje drveta i uglja, požari,

vojne aktivnosti (probe nuklearnog naoružanja, bojnih otrova, rakete i sl.),

hemijska industrija, industrija građevinskog materijala, celuloze i papira metalurgija (dobijanje i prerada metalnih materijala), industrija nemetala, rudarstvo, prehrambena industrija, domaćinstva.

Zagađivači vazduha, tzv. polutanti, koji imaju najveći uticaj na atmosferu su :

sumpor-dioksid (SO2), ozon (O3), azotni oksidi (NOx), ugljen-monoksid (CO), ugljen-dioksid (CO2

),

čestice metala (nikal, hrom, vanadijum, bakar, kadmijum, olovo) i neki ugljikovodonici.

Zagađivači vazduha se javljaju kao čestice i kao gasovi. Čestice predstavljaju dispergovanu

materiju, čvrstu ili tečnu, koja se nalazi u formama većim od jednog molekula (oko 0,0002 µm u

prečniku), ali su manje od 500 µm.

Gasovite zagađujuće komponente mogu biti neorganskog i organskog porijekla. Sagorijevanje

fosilnih goriva, u različitim tehnološkim postupcima, kao i termoenergetskim postrojenjima, smatra

se najvećim izvorom emisije zagađujućih komponenti. Zagađujuće supstance atmosfere

odposebnog značaja su niskomolekularni halogenovani ugljovodonici (CFCs), hlorovane supstance

(CH2Cl2), CO2 i ostali gasovi “staklene bašte” .

10

Globalne posledice zagadjenje vazduha su:

narušavanje ozonskog omotača u stratosferi i povećanje sadržaja ozona u troposferi,

kisele kiše, tj. acidifikacija zemljišta,

poremećaj efekta staklene bašte,

klimatske promjene i zagrijavanje vazduha, smanjena vidljivost, neprijatan miris, prljavština, korozija metala, oštećenje fasada zgrada, spomenika, oštećenje biljnog fonda.

2. ENERGIJA I ŽIVOTNA SREDINA

2. 1. MATERIJA I ENERGIJA

Materija kao građa prirode ispunjava prostor u kome čovjek živi i djeluje. Osim materije, u

tom cjelokupnom prostoru postoji i energija za koju se, uslovno, može reći da je znatno “prisutnija”

od materije. Energija se može definisati kao materija koja je u toku različitih procesa transformisana

(prevedena) u energiju.

Prilikom transformacije materija prelazi u nove pojavne oblike, tj. dobija sasvim drugačije

osobine u odnosu na one koje je imala u svom materijalnom obliku. Zbog toga se, pri sagledavanju i

izučavanju materije i energije zajedno, može zaključiti da je to, ipak, jedna cjelina koja, u osnovi

nije djeljiva, osim kad se opisuju njihove posebne osobine. Da nema materije ne bi bilo ni energije i

obratno, da ne postoji energija, koja uslovljava kretanje i transformaciju materije, ne bi ni ona, kao

takva, postojala.

U suštini, energija jeste materija, ali su njene osobine izmijenjene, upravo zbog toga što su

prenosioci energije djelovi materije izuzetno malih dimenzija. Na osnovu toga može se zaključiti da

materija i energija imaju stalnu međusobnu uslovljenost, kao i da potencijali energije zavise od

potencijala materije. Iako je utvrđeno da se u prirodi odvijaju procesi transformacije materije u

energiju, poznato je da se ne događa obrnuti proces u kome energija može da se transformiše (da

pređe) u materiju. Imajući u vidu činjenicu da sve što je materijalno ima odgovarajući energetski

potencijal, moglo bi se zaključiti da, generalno, energije ima dovoljno za potrebe današnjeg

ljudskog društva. Međutim, osnovni problemi se javljaju po pitanju transformisanja energije iz

jednog oblika u drugi, adekvatnog korišćenja i racioinalne potrošnje energije.

Energija predstavlja temelj svih procesa u prirodi, a Zakon o održanju energijeje je osnovni

zakon prirode. Energija je jedan od oblika kretanja materije, predstavlja sposobnost vršenja rada i

smatra se osnovnim preduslovom za održavanje tokova proizvodnje i progresa.

Ispravno je konstatovati da se energija ne troši nego se transformiše, ne proizvodi se, jer je

njeno postojanje potvrđeno samim postojanjem materije. Pojam energija jasnije se može izraziti

odgovarajućom fizičkom veličinom kojom se, takođe, opisuje i međudejstvo, tj. interakcija čestica

nekog tijela, kao i njegova interakcija sa drugim česticama ili drugim tijelima.

Energija ne može ni nastati ni nestati, već samo može da prelazi iz jednog oblika u drugi,

pa zato, često korišćeni izrazi, kao što su "proizvodnja", "dobijanje", "gubici" ,"potrošnja",

„štednja" i "skladištenje“ energije, u fizičkom smislu nijesu sasvim tačni.

Svi procesi u prirodi imaju svoju energetsku suštinu pa iz toga slijedi da je njihovo odvijanje

povezano sa apsorbovanjem ili sa izdvajanjem energije.

11

Energija je jedan od najvažnijih činilaca razvoja i funkcionisanja privrede i društva, osnovni

pokretač i sastavni činilac svih ljudskih aktivnosti.

Moderna društva, danas, karakterišu se značajnom potrošnjom fosilnog i nuklearnog goriva,

potrebnog za obezbjeđenje infrastrukture koja je neophodna za industrijsku proizvodnju uopšte, za

obezbjeđenje stanovanja, transporta i svih drugih komunikacija i ostalih osnovnih ljudskih potreba.

Količina energije koja se koristi i njena koncentracija u gradskim područjima industrijski razvijenih

zemalja, prouzrokovala je degradaciju okoline (tla, vode i vazduha) i povratni negativni uticaj na

zdravlje ljudi, na lokalnom, regionalnom i globalnom nivou. Mnoga istraživanja su pokazala da ova

degradacija dovodi do klimatskih promjena (globalno zagrijavanje) kao posljedice akumulisanja

gasova u atmosferi, a prije svega CO2.

Fosilna goriva su i dalje glavni izvori energije, jer pokrivaju 85 – 90 % trenutnih energetskih

potreba čovječanstva. Nafta je najznačajniji energetski izvor sa oko 35 % udjela, dok su ugalj i

prirodni gas približno podjednako zastupljeni u ostatku od 65 %. Gotovo 8 % energije dobija se iz

nuklearnih elektrana, a samo oko 3 % iz obnovljivih izvora. Najveći dio energije iz obnovljivih

resurasa, odnosi se na energiju vode. Ostali obnovljivi izvori energije su gotovo zanemarljivi.

Ukupne geološke rezerve fosilnih goriva Zemlje procijenjene su na oko 12,5 triliona tona, a

od toga preko 60 % otpada na ugalj, 15 % na prirodni gas, 12 % na naftu, a ostatak se odnosi na

gorljive škriljce, treset i druge vrste goriva.

Najviše korišćeni oblik radne energije u tehnološkim procesima (industrijski procesi) je

toplotna energija. Najveća količina toplote dobija se sagorijevanjem fosilnih goriva, pa se može

reći da je, generalno, za industrijske procese, najčešće korišćeni izvor toplote fosilno gorivo (ugalj,

nafta i njeni derivati i prirodni gas), kao i vještačka goriva u sva tri agregatna stanja. Udio ostalih

izvora energije, kao što su kontrolisane nuklearne reakcije, solarna energija, geotermalna energija,

energija vjetra, energija plime, zasad je još neznatan, iako ima tendenciju rasta, iz više razloga,

posebno zbog ograničenih rezervi konvencionalnih izvore energije i uticaja na životnu sredinu.

Toplota je uobičajeni naziv za toplotnu energiju tijela, koja je posledica kretanja atoma i

molekula. Ovo kretanje može biti translaciono (kretanje molekula i atoma kao cjeline unutar tijela),

vibraciono (relativno kretanje atoma unutar molekula ili kristalne rešetke) i rotaciono kretanje. To je

oblik kretanja koji se obično povezuje sa temperaturom tijela ili agregatnim stanjem materije.

U hemiji, toplota se označava kao potrebni iznos (količina) energije koja se dovode ili

oslobađa prilikom ostvarivanja hemijskih veza između atoma, u toku neke hemijske reakcije.

Veza između pojmova toplota i energija slična je vezi između rada i energije. Toplota

prelazi iz oblasti sa višom na oblast niže temperature. Svako tijelo posjeduje izvjesnu količinu

unutrašnje energije, koja je povezana sa slučajnim kretanjem njegovih atoma ili molekula.

Unutrašnja energija tijela direktno je srazmjerna njegovoj temperaturi.

Iako su mnoge države počele sa potsticanjem programa štednje energije i realizuju prelazak

na "čiste" ili obnovljive izvore energije, količina energije dobijena na taj način još je zanemarljiva u

odnosu na energiju dobijenu od fosilnih goriva i iz nuklearnih elektrana.

Jasno je da će čovječanstvo u budućnosti morati da podmiruje svoje energetske potrebe iz

obnovljivih izvora energije, pa njegov svjesniji dio, već godinama, traži i pronalazi načine kako da

pretvori obnovljive resurse u korisne oblike energije. Glavno ograničenje na putu većeg korišćenja

obnovljivih izvora su troškovi skupih i dugotrajnih istraživanja, što je dodatno otežano izuzetnom

raznolikošću obnovljivih izvora energije.

Dosadašnji razvoj energetike, prevashodno, bio je usmjeren, prema obezbjeđenju potrebnih

količina energije, ali taj proces nije bio praćen i adekvatnim mjerama u zaštiti okoline, jer su za to

bila potrebna velika sredstva.

Dva suprotstavljena zahtjeva kod korišćenja energije, postavljena pred svaku zemlju, su:

proizvodnja, transport i potrošnja što više energije i

zaštita čovjekove okoline.

http://sr.wikipedia.org/sr-el/ÐÑÐ¾Ð¼http://sr.wikipedia.org/sr-el/ÐÐ¾Ðhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/ÐÐ³ÑÐµÐ³Ð°ÑÐ½Ð¾_ÑÑÐ°ÑÐµhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/Ð¥ÐµÐ¼Ð¸ÑÑÐºÐ°_ÑÐµÐ°ÐºÑÐ¸ÑÐ°

12

Potrebe za energijom su toliko izražene da se, ponekad, realno, ne može voditi računa o

uticaju na okolinu i na negativne posledice koje iz toga proizlaze.

Budući da je energija temelj svih procesa u prirodi, logično je zaključiti da je zakon o

održanju energije temeljni zakon prirode. Uočljivo je da je napredak čovječanstva tekao paralelno

sa razvojem različitih mogućnosti korištenja oblika energije

Moderni energetski sistemi tijesno su povezani sa cjelokupnom čovjekovom aktivnošću, sa

direktnim uticajem na industriju, poljoprivredu, transport, ekonomiju i okolinu. Nije zanemarljiv ni

povratni uticaj čovjeka na razvoj i uslove energetskih tehnologija.

Novi ili alternativni izvori energije smatraju se napretkom u veoma izraženim zahtjevima za

smanjenje potrošnje konvencionalnih energetskih izvora. Sve većim stepenom primjene novih izvora

energije, ne samo da se uspijeva smanjiti korišćenje postojećih konvencionalnih izvora, već se okolina

oslobađa većih količina otpada, čime se doprinosi smanjenju ugrožavanja čovjekovog okruženja.

Kada se već govori o ekološkim problemima i energetici, teško je samu energetiku odvojiti

od tehnoloških procesa, tako da se mora kompleksno posmatrati cijeli niz međusobno povezanih

procesa. Dugo se vjerovalo da su elektrane na ugalj riješile problem zagađenja okoline ugradnjom

prečistača, što je samo djelimično tačno, jer je problem emisije zagađenja i dalje evidentan.

U posljednje vrijeme sve više se govori o povećanoj radioaktivnosti šljake (troske) i pepela,

kao i o radioaktivnim gasovima koji se emituju iz velikih termoelektrana na fosilna goriva. Problem

radioaktivnosti je u direktnoj vezi i sa izgradnjom nuklearnih elektrana čiji uticaj na okolinu može

imati primarni i sekundarni karakter. Primarni uticaj se odnosi na ispuštanje (emisiju) gasovitih i

tečnih supstanci iz procesa u okolinu, a sekundarni uticaj se ostvaruje putem radioaktivnog otpada.

Raspoloživost, korišćenje postojećih, uvođenje novih, pogodnijih izvora energije, racionalna

transformacija u finalne oblike (za korišćenje), stabilnost i sigurnost upotrebe, presudno utiču na

dinamiku razvoja i rasta svjetske privrede, u cjelini. Zbog težnji da se obezbijedi pravo na

iskorišćavanje pojedinih energetskih izvora, kroz istoriju je dolazilo do brojnih sukoba, uključujući i

ratove, a energetske krize su dovodile i dalje dovode do krize i na globalnom nivou.

O značaju energije govori i činjenica da su se industrijske revolucije razlikovale, prije svega,

po otkrićima i primjeni novih izvora energije (korišćenje vodene pare, otkriće, prerada i korišćenje

nafte i električne energije, otkriće i primjena nuklearne energije).

Poslednjih godina 20. vijeka, u naučnim krugovima, mogle su se čuti pesimističke izjave u

pogledu trajnosti energetskih resursa na našoj planeti. Istraživanja su pokazala da su izvori sirove

nafte ograničeni i da je moguće da će, u periodu od 2050. do 2060. godine, Zemlja ostati bez tog

najvećeg izvora energije. Sve veći broj naftnih bušotina je pred zatvaranjem ili se zatvara, a broj

novootkrivenih ne može riješiti ovaj ozbiljni problem. Zbog toga je aktuelizovano pitanje da li

svijet očekuje energetski krah i šta su naučnici i istraživači uradili u tom pogledu. Odgovor nije lako

naći, ali jedno od mogućih rešenja je korišćenje novih, alternativnih energetskih izvora.

Na energetsku dramatičnost vremena u kome živimo i prekomjernu ekspolataciju prirodnih

energetskih bogatstava ukazuju procjene da se u 1961. godini iskorišćavao oko 70 % regenerativnih

kapaciteta biosfere, 1980. godine svih 100 % u odnosu na prirodnu energetsku regeneraciju, a u

1999. godini za 20 % više nego što priroda može da stvori. Ako bi stanovnici na Zemlji nastavili da

žive po sadašnjim evro-američkim standardima, trebalo bi “potražiti” još dvije slične planete da bi

se svima obezbijedio takav životni standard.

Korišćenje nuklearne reakcije fuzije za dobijanje energije još je na nivou preliminarnih

laboratorijskih eksperimenata. Nuklearna fuzija zasniva se na sličnoj termonuklearnoj reakciji, koja

se događa na Suncu (vodonik se prevodi u helijum i oslobađa se ogromna količina energije).

Ušteda energije i korištenje obnovljivih izvora energije igraju ključnu ulogu u razvoju i

zaštiti životne sredine, pošto su uobičajeni izvori energije do sada bili najveći zagađivači.

Racionalno i efikasno trošenje energije, jednostavnije rečeno štednja energije, vjerovatno je

jedan od najjednostavnijih načina za smanjenje zagađenja životne sredine.

13

2. 2. ENERGETSKI RESURSI I ENERGETSKI IZVORI

Ne postoji jednostavna i opšte prihvaćena definicija energije. Energija je jedan od osnovnih

oblika materije, a označava svojstvo (sposobnost) materije da se može transformisati u rad ili u

toplotu. Energija je fizička veličina kojom se opisuje međudjelovanje i stanje čestica nekog tijela i

njegovo međudjelovanje sa drugim česticama i tijelima. Energija je sposobnost obavljanja (vršenja)

rada. Energija ne može nastati ni iz čega, nit nestati, već samo može preći iz jednog oblika u drugi.

Zbog toga su uobičajeni izrazi proizvodnja ili dobijanje, potrošnja, gubitak, čuvanje, skladištenje,

štednja i sl., koji su vezani za energiju, a koriste se u običnoj komunikaciji, uslovno netačni, mada

ih je teško izbjeći u svakodnevnom govoru.

Energija se ne može direktno osjetiti ni izmjeriti. Energija se ″pojavljuje″ u više oblika i

ona je, uz hranu, vodu i sirovine, jedna od ključnih potreba čovečanstva. Tokom istorijskog razvoja,

novi oblici i izvori energije, dovodili su do značajnih civilizacijskih promjena, koje se danas, često,

definišu kao industrijske revolucije.

Energija je potrebna u oblastima transporta, zagrijavanja (u industriji i u domaćinstvima),

osvjetljenja i u mnogim tehnološkim procesima.

Osnovna jedinica za energiju je 1J (džul). U fizici elementarnih čestica kiristi se manja

jedinica za energiju, elektronvolt (eV), koji iznosi 1,602176462 · 10-19 J. Jedan elektronvolt smože

se definisati kao energija koju ima čestica naelektrisanja e, kad se ubrza naponon od 1 V.

Energetika je grana (oblast) privrede koja se bavi proizvodnjom, prenosom i distribucijom

energenata i energije. Obzirom da je u pitanju poznati i opšteprihvaćeni pojam, energetika se može

definisati na više načina. U naučnom smislu, energetika je nauka o energiji i tehničkom korišćenju

izvora energije. U ekonomskom smislu, energetika se definiše kao skup privrednih aktivnosti koje

su usmjerene na istraživanje i proizvodnju primarnih ili sekundarnih izvora energije, transformaciju

i distribuciju energije do potrošača. U filozofskom smislu, energetika je pogled na svijet, prema

kome, sve što postoji i što se dešava u prirodi i društvu, ima energetsku suštinu.

Energetski resursi mogu da se definišu kao svi izvori energije koji su dostupni na Zemlji, a

mogu biti neobnovljivi ili iscrpivi i obnovljivi ili neiscrpivi.

Energetski resursi su kvantitativno ograničeni i uglavnom neobnovljivi i neravnomjerno

raspoređeni. Svjetsko tržište energije, jednim dijelom, kontrolisano je od strane multinacionalnog

kapitala i podložno je nepredvidivim uticajima drugih, prevashodno političkih, faktora. Svjetske

cijene su, u velikoj meri, pokazatelj za vrednovanje domaćih energetskih resursa neke zemlje.

Proizvodnja i korišćenje energije značajno doprinose zagađenju životne sredine uopšte, a

ekološke posledice ne mogu se lokalizovati na državnu teritoriju. Međunarodne konvencije i propisi

zaštite okoline, postali su obavezujući za nacionalnu energetiku svake zemlje.

Energetske rezerve su samo oni izvori energije koji se geološki i geografski mogu tačno

odrediti i koji se, uz postojeće uslove i stanje tehnike, mogu ekonomično iskorišćavati. Energetske

rezerve obuhvataju postojeće, do sada otkrivene i većim dijelom već korišćene izvore (obnovljive i

neobnovljive), dok resursi obuhvataju sveukupne, na Zemlji raspoložive, izvore. Preciznije rečeno,

energetske rezerve su iskoristivi dio energetskih resursa.

2.2.1. ENERGETSKI IZVORI

Izvori energije ili energenti služe za pretvaranje („proizvodnju“) energije, a koji su i sami

neki oblici energije (ugalj, nafta, prirodni gas, električna energija, energija Sunca itd).

Sva energija na Zemlji potiče primarno iz pet izvora, a to su:

termonuklearne reakcije unutar Sunca (nuklearna fuzija, tokom koje se vodonik transformiše u helijum, uz oslobađanje velike količine energije.),

solarna energija u širem smislu, raspad izotopa (nuklearna fisija) i kretanje planeta - gravitaciona energija (manifestuje se kroz energiju plime i oseke). geotermalna energija (energija unutrašnjosti Zemlje); energija hemijskih reakcija.

http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B0http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5&action=edithttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%93%D1%80%D0%B5%D1%98%D0%B0%D1%9A%D0%B5&action=edithttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9E%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%99%D0%B5%D1%9A%D0%B5&action=edithttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D1%88%D0%BA%D0%B8_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D0%B8&action=edithttp://hr.wikipedia.org/wiki/ElektriÄni_nabojhttp://hr.wikipedia.org/wiki/Naponhttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%95%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%82&action=edithttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%95%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%98%D0%B0http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%B5_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%98%D0%B5&action=edithttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A1%D1%83%D0%BD%D1%86%D0%B5http://sr.wikipedia.org/sr-el/Nuklearna_fuzijahttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BAhttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A5%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%98%D1%83%D0%BChttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A0%D0%B0%D1%81%D0%BF%D0%B0%D0%B4_%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%B0&action=edithttp://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9D%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%B0_%D1%84%D0%B8%D1%81%D0%B8%D1%98%D0%B0http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0_%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%98%D0%B0&action=edithttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%95%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%98%D0%B0_%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%B5_%D0%B8_%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%BA%D0%B5&action=edit

14

U cilju zadovoljavanja tekućih i planiranja budućih potreba za energijom, Svjetski savjet za

energiju je postavio tri osnovna strateška cilja za 21. vijek:

pristupačnost izvorima energije, što znači da energija mora biti dostupna po cijenama koji su pruhvatljive i održive;

raspoloživost energetskih izvora, u smislu neprekidne ponude i prihvatljivost, u smislu usklađenosti razvoja i zaštite životne sredine.

Sunčevim zračenjem, na Zemlju dospijeva oko 15000 puta više energije nego što je godišnja

potrošnja energije cijelog čovečanstva. Od toga, 30 % se odbija natrag u kosmos, 50 % se upija,

pretvara u toplotu i isijava, a 20 % se troši za strujanje vazduha, hidrološki ciklus i fotosintezu. Tih

20 % energije omogućava rad hidroelektrana i vjetrenjača, kao i „stvaranje“ biogoriva. Energija

fosilnih goriva, biomase, vjetra i rijeka, zapravo je akumulisana Sunčeva energija.

U zavisnosti od toga da li se pojavljuju u prirodi ili ne, razlikuju se:

primarni i sekundarni izvori energije.

Primarni izvori energije su nosioci energije (resursi) koji se nalaze u prirodnom obliku ili se u

prirodi pojavljuju.

Mali dio energije može se koristiti u prirodnom obliku, dok se veći dio transformiše u

sekundarni oblik energije, bilo zbog toga što je korišćenje u transformisanom (sekundarnom)

obliku tehnički povoljnije, ili zato što transport u primarnom obliku nije moguć.

Primarni izvori energije su:

ugalj, nafta, zemni gas, kinetička energija vode, radioaktivni izvori, drvo, organski otpad.

Ovi izvori (osim radioaktivnih, geotermalnih i plime), zapravo su akumulisana energija Sunca.

Primarni izvori mogu biti:

obnovljivi i neobnovljivi,

a u pogledu stepena raširenosti, razlikuju se:

konvencionalni i nekonvencionalni primarni izvori.

Obnovljivi izvori su prirodni izvori energije koji se obnavljaju u cjelosti ili djelimično prirodnim

putem. Tu spadaju:

hidroenergija, sunčeva energija, vjetar, plima, bioenergija i geotermalna energija.

Ovi se izvori manje koriste, zbog skupe tehnologije i uređaja, ili zbog prostorne raspršenosti.

Obnovljivi izvori energije predstavljaju neiscrpan vid energije, koja se nalazi svuda u prirodi

Obnovljivi izvori energije ne zagađuju okolinu u tolikoj mjeri kao neobnovljivi, ali nijesu ni oni

http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%81%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%82_%D0%B7%D0%B0_%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%98%D1%83&action=edithttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B8_%D1%81%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%82_%D0%B7%D0%B0_%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%98%D1%83&action=edithttp://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A2%D1%80%D0%B8_%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%B0_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%88%D0%BA%D0%B0_%D1%86%D0%B8%D1%99%D0%B0_%D0%B7%D0%B0_21._%D0%B2%D0%B5%D0%BA&action=edit

15

potpuno čisti. To se posebno odnosi na energiju dobijenu iz biomase, koja kao i fosilna goriva,

prilikom sagorijevanja, emituje (ispušta) CO2.

Glavni problemi kod obnovljivih izvora, osim kod hidroenergije, su:

cijena i mala količina dobijene energije.

Potencijal obnovljivih izvora energije je veoma značajan, ali trenutni tehnološki nivo ne dozvoljava

potpuno oslanjanje na njih.

Za sada je solarna energija najskuplji obnovljivi izvor energije. Ovaj energetski oblik ima

donekle iste kvalitativne probleme kao i energija vjetra:

nepredvidljiva je i ne može da se proizvodi tokom noći, pa je, zbog toga, potrebna neka vrsta sredstva

(medijum) za njeno skladištenje.

Električna energija koja se proizvodi iz hidroenergije, jeftinija je u poređenju sa energijom

dobijenom iz fosilnih goriva. Pored toga, ona ima i sledeće značajne kvalitativne prednosti: veoma

je predvidljiva i elektrane na rečnim tokovima proizvode električnu energiju kontinuirano (24 sata).

Pretpostavlja se da će ona, u bliskoj budućnosti, igrati sve važniju ulogu u svjetskim razmjerama,

Energija vjetra je već na ivici da bude konkurentna. Međutim, energija vjetra ima dvije

velike kvalitativne mane: nepredvidljiva je i ne proizvodi se kontinuirano, jer, zavisno od lokacije,

vjetrenjače proizvode električnu energiju maksimalno 6-7 sati dnevno.

Za sada ni geotermalna energija nije konkurentna u pogledu cijene, ali bi u budućnosti

mogla dobiti na značaju, obzirom da, uz korišćenje poboljšane tehnologije, može da se koristi skoro

bilo gdje, može da obezbjeđuje toplotnu i električnu energiju i može da se koristi na vrlo predvidljiv

način kontinuirano, 24 sata dnevno.

Postoji još jedna podjela, obzirom na nosioce energije. Prema ovoj podjeli, neobnovljivi

izvori energije su samo oni izvori koji su nosioci hemijske energije, sa izuzetkom biomase, dok svi

drugi energetski izvori spadaju u obnovljive.

Pri pretvaranju primarnih u sekundarne (upotrebljive) izvore i pri prenosu energije, gubi se

oko 20 % energije. Konačna korisna energija iznosi tek 1/3 proizvedene energije, a 2/3 se gubi u

vidu toplotnih gubitaka i gubitaka prenosa.

Neobnovljivi izvori energije su prirodni izvori koji su rezultat geoloških procesa, dugih

milionima godina. Neobnovljivi izvori energije su:

ugalj, nafta, prirodni gas i nuklearna energija.

Dva osnovna problema kod neobnovljivih izvora su:

ima ih u ograničenim količinama i zagađuju okolinu.

Goriva se mogu definisati kao materije koje se u toku zagrijavanja u prisustvu kiseonika intenzivno

oksidišu, uz oslobađanje velike količine toplote, koja se može ekonomično koristiti u procesu

zagrijavanja ili za „proizvodnju“ mehaničke i električne energije. Goriva su izvori energije u

fizičkom, stvarnom smislu (ugalj, nafta, koks, prirodni gas, vodonik, propan-butan gas, vještačka

gasovita i sl.).

http://www.izvorienergije.com/nafta.html

16

Prirodna goriva su drvo, ugalj, nafta zemni gas i treset, a vještačka su koks, polukoks, derivati

nafte, acetilen, koksni gas, visokopećni gas, generatorski gas, katran, drveni ugalj i dr.

U grupu sekundarnih izvora spadaju:

koks, polukoks, briketi, koksni gas, generatorski gas, visokopećni gas, naftni derivati, električna struja određenog napona i frekvencije, toplota.

Kako se realno očekuje, uz iznalaženje i korišćenje novih izvora energije, a računajući i sa

povećanjem potrošnje, konačno iscrpljivanje postojećih rezervi neobnovljivih resursa, prema vrsti

goriva, bilo bi: 125 godina za naftu, 210 godina za gas i 360 godina za ugalj.

OSNOVNE KARAKTERISTIKE IZVORA ENERGIJE

Fosilna goriva koja se danas koriste kao izvori energije, nijesu potpuno prečišćena. Proces

oslobađanja toplote u toku sagorijevanja praćen oslobađanjem (nastankom) produkata sagorijevanja

i nekontrolisanom emisijom značajne količine raznih gasova u atmosferu. Tu se prije svega misli na

gasove sa efektom staklene bašte (CO2, NOx, SO2), na otrovne gasove (CO) i neke štetne gasove

(npr. SO2). Ti gasovi odlaze u atmosferu i sa vodenom parom u oblacima formiraju kapljice koje

padaju na Zemlju kao kisele kiše i djeluju izuzetno štetno na čitave ekosisteme. Kod sagorijevanja

nekih vrsta goriva (posebno čvrstih), mineralne primjese goriva formiraju pepeo, čestice prašine i

čađ. Jedan dio pepela i čestica prašine, nošen vrtlogom dima, odlazi u atmosferu. Te čestice su vrlo

opasne po zdravlje ljudi i živi svijet, uopšte.

Nuklearna energija je veoma značajan energetski izvor. Nuklearne elektrane su postrojenja

u kojima je čovjek uspio da neposredno iskoristi energiju atomskog jezgra za dobijanje toplotne i

električne energije. Ove elektrane, za razliku od termoelektrana, ne zagađuju atmosferu gasovima,

ali je moguće radioaktivno zagađenje okoline. Veliki problem kod ovih postrojenja je skladištenje

tzv. nuklearnog otpada. Ipak, proizvodnja električne energije na ovaj način, dobija sve veći značaj,

posebno u industrijski razvijenim zemljama.

Uticaj korišćenja energije na okolinu, gotovo uvijek, je negativan. Tu se radi o direktnim

ekološkim katastrofama, poput izlivanja nafte, stvaranju štetnih gasova (koji su uzročnici pojave

kiselih kiša), pojavi radioaktivnog otpada i zračenja, štetnim otpadnim materijama u procesu

sagorevanja neobnovljivih sirovina i o indirektnim posledicama poput globalnog zagrevanja.

Zbog ograničenosti i intenzivnije eksploatacije prirodnih resursa i rastuće potrošnje energije,

a u vezi sa tim i zbog pojačanog ekološkog zagađenja, nastoji se povećati učešće obnovljivih izvora

energije u ukupnoj svjetskoj proizvodnji energije. Međutim, korišćenjem obnovljivih izvora ne

može se značajnije uticati na smanjenje i prestanak potrošnje fosilnih goriva iz više razloga.

Trenutno, značajni napori su usmjereni na zamjenu fosilnih goriva biodizelom i drugim

biogorivima, koja su obnovljivi i ekološki pogodniji energetski izvori.

Upotreba neobnovljivih energenata dovodi se prije svega u vezu sa značajnim zagađenjima

životne sredine i klimatskim promjenama. U cilju eliminisanja ili barem umanjenja ovih uticaja, a i

usled naftne krize krajem 70. godina prošlog vijeka, počelo se sa korišćenjem drugih dostupnih

izvora energije, tačnije, obnovljivih izvora energije. Tu, praktično, spadaju energenti sa kojima se

čovjek svakodnevno susreće, kao što su Sunčevo zračenje i snaga vjetra, rečni tokovi i biomasa, ili

su skriveni pod Zemljinom korom, kao što je geotermalna energija.

17

Ovi obnovljivi izvori energije, praktično su stalni i dokazano je da ne ugrožavaju životnu

sredinu. Međutim, primjena svakog od tih resursa ima određena ograničenja i sigurno je da su

postojeći kapaciteti veoma malo iskorišćeni. Njihovo korišćenje se svodi, uglavnom, na ekonomski

najrazvijenije djelove svijeta. Globalna ulaganja u ove izvore energije bilježe nove rekorde u

poslednjih nekoliko godina.

Najvažniji razlozi zbog kojih raste potreba za povećanjem udjela obnovljivih izvora energije

u ukupnoj energetskoj potrošnji su sledeći: sve je manje fosilnih goriva u prirodnim nalazištim, teži

se, sve više, lokalnoj i globalnoj ekološkoj zaštiti planete Zemlje, teži se energetskoj nezavisnosti.

Sa druge strane, postoje nedostaci (mane) upotrebe obnovljivih izvora energije, a najvažniji su:

nešto veća cijena investicione opreme, spora otplativost investicije, niži energetski potencijal i

složenija tehnička eksploatacija energetskog sistema.

Solarna energija podrazumijeva upotebu solarnih kolektora i praktično je besplatna. Može

biti konvertovana u električnu i toplotnu energiju. Lideri ove energije, prema kapacitetima, su

Njemačka i Kina, a to su, ujedno i zemlje koje najviše ulažu u postojeće kapacitete. Najpogodniji

predjeli za iskorišćenje ove energije su djelovi Zemlje u kojima je broj sunčanih sati najveći tokom

godine. Ovaj vid energije skoro je potpuno neiskorišćen u najvećem broju zemelja svijeta.

Energija vjetra povezana je sa poteškoćama prilikom instalacije vjetrogeneratora. Najveće

kapacitete ovog vida energije ima Kina i ona najviše ulaže u korišćenje energije vjetra.

Izgradnja velikih hidroelektrana pored niza prednosti, ima i određene nedostatke, kao što

su različiti vidovi ugrožavanja i zagađenja životne sredine, buka, ugrožavanje biodiverziteta i sl. To

nije slučaj sa malim hidroelektranama, pa se njihova izgradnja preporučuje.

Geotermalna energija predstavlja gotovo neiscrpan izvor energije (toplote), jer usijano

jezgro Zemlje konstantno “šalje” toplotu na površinu. Značajni nedostaci (mane) iskorišćenja ovog

vida energije povezani su sa emisijom štetnih gasova u atmosferu. Najveće kapacitete geotermalne

energije imaju SAD.

Biomasa je značajan izvor energije jer ne emituje dodatnu količinu ugljen-dioksida u

atmosferu. Dobija se iz mnogobrojnih vrsta izvora, a kao najvažniji proizvodi njihove prerade su

bioetanol, biodizel i biogas. Najveće kapacitete za dobijanje bioenergije imaju SAD. Nemačka, uz

SAD, najviše ulaže u ove energetske resurse.

Vodonik predstavlja izvanredno kvalitetno gorivo koje ne zaostaje po kaloričnosti (toplotnoj

moći) za benzinom. Još treba dodati da, za razliku od benzina, vodonik ne zagađuje okolinu jer

sagorijevanjem, kao proizvod procesa, daje samo vodu.

2.2.2. OBLICI ENERGIJE

Osnovni oblici energije, koji omogućavaju funkcionisanje današnje civilizacije, su:

toplotna i električna energija, koje se mogu prevesti u druge vidove energije.

Oblici energije obuhvataju izvore i vrste energije, a zavisno od njihovog mjesta u procesima

pretvaranja energije iz jednog oblika u drugi, razlikuju se:

primarna, sekundarna, konačna i korisna.

Primarna energija je energija koja se dobija iz prirode i koja još nije prošla ni jedan preorbražajni

proces. Primarna energija obuhvata energiju fosilnih goriva, nuklearnu energiju, energiju vode,

energiju vjetra, energiju sunca, geotermalnu energiju, energiju morskih talasa, energiju sadržanu u

(biološkom) otpadu itd.

18

Sa fizičkog stanovišta, primarni oblici energije mogu se podijeliti na:

nosioce hemijske energije (drvo, nafta, ugalj, prirodni gas);

nosioce nuklearne enrgije (nuklearna goriva, laki atomi za fuziju);

nosioce potencijalne energije (vjetar, talasi, plima i oseka);

nosioce toplotne energije (vrući izvori, toplotna energija mora):

nosioce energije zračenja (zračenje Sunca).

Primarni oblici energije mogu biti:

konvencionalni i nekonvencionalni.

U prvu grupu spadaju:

fosilna goriva (ugalj, nafta, gas), nuklearna goriva (uran, torijum), vodena snaga (hidroenergija vode) i vrući izvori.

Drugu grupu čine:

kinetička energija vjetra, potencijalna energija plime i oseke, morskih talasa, toplotna energija u dubini Zemlje koja se pojavljuje na površini, energija fuzije lakih atoma, energija biomase i sunčeva energija.

Sekundarna energija je oblik energije koji se, raznim tehničkim postupcima prerade, dobija iz

primarnog (benzin, lož ulje, obogaćeno nuklearno gorivo, briketi, električna struja, toplota itd.).

Sekundarni oblici energije su nosioci energije dobijeni iz postrojenja energetike, a nalaze se u

standardizovanom ili ugovorom definisanom stanju, a na bazi prirodnih izvora energije.

Procesima prerade mijenjaju se fizičke (ili hemijske) osobine primarnih izvora, čime se oni

prilagođavaju upotrebi, jer se većina izvora u obliku u kojem se nalazi u prirodi ne može koristiti.

Konačna energija je oblik energije (izvor, vrsta) koji krajnjem je na raspolaganju korisniku

(električna struja, toplota, razne vrste goriva itd.). O načinu primjene energije odlučuje korisnik,

Dakle, konačnu energiju čine primarni (drvo, ugal, nafta, prirodni gas) i sekundarni izvori (loživo

ulje, elekrična struja i sl.).

Korisna energija je onaj dio energije koji stoji na raspolaganju konačnom korisniku i to u

najprikladnijem obliku (mehanički rad za pokretanje automobila, toplota, svjetlo, zvuk itd.).

Vrsta energije zavisi od načina na koji se uočava i ispoljva njeno djelovanje, što je povezano sa

energetskim izvorima. U tom pogledu najvažniji oblici energije su:

potencijalna energija, kao posledica položaja posmatranog objekta u odnosu na druge objekte,

kinetička energija, koja je posledica kretanja tijela, hemijska energija, kao posledica hemijskih veza među atomima u molekulu supstance, električna energija, koja je posledica naelektrisanja objekta, toplotna energija, koja postoji kao posledica zagrejanosti tijela, nuklearna energija, koja postoji kao posledica nestabilnosti atomskih jezgara, elektromagnetna energija je energija zračenja (svjetlost, radio talasi) energija vode,

19

energija vjetra, energiji goriva itd.

Energija se pojavljuje u različitim oblicima, ali se, u osnovi, može svrstati u dvije grupe i to:

akumulisane (nagomilane) i prelazne oblike energije.

Akumulisani oblici energije, kao što su potencijalna, kinetička i unutrašnja energija, mogu se u tom

obliku održati, po želji dugo, dok je za prelazne oblike karakteristična kratkotrajnost pojave.

Karakteristično je da se prelazna energija (mehanička, električna i toplotna) javlja kad

akumulisana energija mijenja svoj oblik i kad prelazi sa jednog na drugo tijelo.

20

2.2.3. TRANSFORMACIJA PRIMARNE U SEKUNDARNU ENERGIJU

Iz energetskih izvora (nosilaca energije), pogodnim metodama preobražaja ili transformacije

„dobija se“ energija koja se koristi u domaćinstvima, proizvodnim procesima, saobraćaju. Ovaj

oblik energije predstavlja sekundarnu (transformisanu) energiju.

Svi postupci transformacije energije imaju za cilj dobijanje onih energetskih oblika koji su

najpotrebniji korisnicima, a to su toplotna, mehanička, hemijska i svjetlosna energija, pri čemu,

oseban značaj imaju transformacije kojima se proizvodi električna energija. Efikasnost procesa

pretvaranja jednog oblika energije u drugi prikazana je na slici 2.1.

Slika 2.1. Efikasnost procesa transformacije energije

Najviše korišćeni sekundarni oblik energije je električna energija. Transformacija energije iz

jednog oblika u drugi najčešće se vrši kao višestepeni proces, da bi se dobili korisni oblici energije.

Hemijska energija fosilnih goriva (ugalj, nafta, naftni derivati i prirodni gas), je najvažniji

primarni oblik energije koja se oslobađa u procesu sagorijevanja i transformiše se u unutrašnju

energiju produkata sagorijevanja goriva. Moguća je i direktna transformacija u električnu energiju.

Hemijska energija goriva može se koristiti direktno (u tehnološkim procesima pri visokim

temperaturama u metalurgiji, u keramičkoj i cementnoj industriji itd.). Unutrašnja (transformisana)

21

energiju nastalih produkata sagorijevanja može se koristiti neposredno za zagrijavanje prostorija, za

pripremu tople vode, pare, u izmjenjivačima toplote i sl.).

Nosioci energije su tada gasovi, nastali kao proizvodi u procesu, tj. produkti sagorijevanja, a

postrojenja i uređaji koji se koriste u te svrhe su ložišta i gorionici. Nosilac te energije predaje je,

kao toplotnu energiju, okolnom vazduhu ili vodi, a kod tehnoloških procesa, toplota se prenosi

zagrijavanim tijelima koja se toplotno tretiraju u toku datog procersa.

U drugom slučaju, npr. u parnim kotlovima, unutrašnja energija gasova može se predati

vodi, odnosno vodenoj pari, povećavajući joj tako unutrašnju energiju (mehanizam prenosa toplote).

Tako zagrijana para može da se koristi za zagrijavanje prostorija, za tehnološke rocese pri relativno

nižim temperaturama, ali i za pogon parnih turbina u kojima se unutrašnja energija pare konačno

transformiše u mehaničku energiju.

Unutrašnja energija gasovitih produkata sagorijevanja goriva može se, neposredno pretvoriti

u mehaničku energiju, putem gasnih turbina i motora sa unutrašnjim sagorijevanjem (SUS motori).

Kada se kao krajnji cilj transformacije energije (krajnji energetski oblik) posmatra električna

energija, treba imati u vidu da se hemijska i unutrašnja energija mogu direktno transformisati u

električnu energiju. Pri posrednoj transformaciji energije, preko mehaničke do električne oenergije,

mogu da se koriste turbine, vjetrenjače, motori sa unutrašnjim sagorijevanjem (SUS motori) i drugi

mehanizmi. Primjeri neposredne transformacije unutrašnje u električnu energiju su termoelektrični

elementi, termojonski elrmenti, magnetsko-hidrodinamički generatori i drugi uređaji.

Poseban slučaj neposredne transformacije energije zračenja u električnu energiju predstavlja

primjena solarnih elemenata. Energija zračenja Sunca ili solarna energija, može se transformisati u

unutrašnju energiju (koncentracija sunčevog zračenja za specijalne metalurške procese, za grijanje

vode i sl.) ili direktno u električnu energiju pomoću solarnih poluprovodničkih elemenata.

Električna energija ima sposobnost da se lako transformiše u druge oblike energije (naročito

je značajna transformacija u mehanički rad i obrnuto, mehanički rad se, uz male gubitke, može

transformira u električnu energiju) i da se lako transportuje na veće udaljenosti. Zbog toga je ovaj

oblik energije izuzetno značajan za privredni razvoj svake zemlje.

Sirova nafta, kao jedino prirodno tečno gorivo, ne koristi se u prirodnom obliku. Ona se

podvrgava procesu prerade (destilacije), u cilju dobijanja derivata nafte (rafinerijski gas, propan–

butan gas, laki i teški derivati), koji su pogodniji za korišćenje.

Nuklearna energija može da se transformiše u unutrašnju energiju a zatim u mehaničku i

električnu energiju. U tom smislu, reaktori preuzimaju ulogu kotlova.

Potencijalna energija vodotoka, energija plime i oseke, kao i kinetička energija vjetra, mogu

da se transformišu prvo u mehaničku energiju, a zatim u električnu energiju.

Toplota geotermalnih izvora i toplota suvih stijena može se iskoristiti neposredno, ali samo

na ograničenoj udaljenosti od bušotina, ili prevođenjem u mehaničku, a zatim u električnu energiju.

2. 3. ENERGETSKA EFIKASNOST

Prognoziranje razvoja energetike, uopšte, predstavlja najsloženiji oblik predviđanja

budućih potreba, obezbjeđenja i potrošnje primarnih oblika energije, pri čemu se obezbjeđenje

potrebnih količina energije, smatra jednim od ključnih uslova za opstanak i razvoj naše civilizacije.

Zbog toga nije neobično da se, pri prognoziranju ekonomskog razvoja svake zemlje, najveća pažnja

poklanja baš problemima snabdijevanja energijom. Svi uslovi za preciznu analizu razvoja

energetike, polaze, između ostalog, od energetske efikasnosti, ekonomske opravdanosti projekata u

energetskom sektoru i ispunjavanja ekoloških zahtjeva.

Nacionalni interes svake države treba da bude unapređenje stanja životne sredine, posebno u

području smanjenja emisije gasova sa efektom staklene bašte, a da se, uz to, ne dovede u pitanje

22

ekonomski razvoj, konkurentnost i kvalitet života građana. Ostvarivanje tog cilja, zasniva se na

primjeni obnovljivih izvora energije i povećanju energetske efikasnosti.

Energetska efikasnost je suma isplaniranih i sprovedenih mjera, čiji je krajnji cilj korišćenje

minimalno moguće količine energije, tako da nivo komfora i stopa proizvodnje ostanu očuvani.

Jednostavnije rečeno, energetska efikasnost označava upotrebu manje količine energije (energenta)

za obavljanje istog posla, odnosno funkcije (zagrijavanje i hlađenje prostora, rasvjeta, proizvodnja

raznih proizvoda, pogon vozila itd.). Bitno je naglasiti da energetsku efikasnost (efikasna upotreba

energije) ne treba posmatrati samo kao štednju energije, jer štednja podrazumijeva određena

odricanja, dok efikasna upotreba energije nikada ne narušava uslove rada i kvalitet (komfor) života.

Energetska efikasnost je sastavni dio skupa direktiva razvoja sektora energetskog sistema. Tako,

npr. u sektoru „proizvodnje“ nafte, naftnih derivata i prirodnog gasa, energetska efikasnost se

ispoljva kroz modernizaciju rafinerija i korišćenje poboljšanih tehnologija za iskorišćavanje naftnih

polja i gasnih nalazišta. Pojam energetska efikasnost u elektroenergetici obuhvata korišćenje

efikasnijih tehnologija kao što su: napredne tehnologije sagorijevanja čvrstog goriva, elektrane na

gas sa visokim stepenom efikasnosti, smanjenje gubitaka u prenosnoj i distributivnoj mreži uz

modernizaciju i korišćenje informaciono-komunikacionih tehnologija u nadzoru i upravljanju

mrežom, izgradnju elektrana što bliže mjestima najveće potrošnje, kao i potsticanje distribuirane

proizvodnje električne energije.

Uloga energetske efikasnosti je veoma značajna, kako sa stanovišta ekonomskog razvoja,

tako i u odnosu na rešavanje mnogih važnih problema životne sredine. U procesu prilagođavanja

energetske efikasnosti zahtjevima zaštite životne sredine, potrebno je, što prije, početi sa onim

promjenama koje ne zahtijevaju izrazito visoka ulaganja. U tom smislu, neophodno je iskoristiti sve

mogućnosti koje se odnose na energetsku efikasnost, nove (alternativne) izvore energije, kao i

prilagođavanje cijene energije stvarnoj ekonomskoj vrijednosti, ali pažljivo i postepeno, u skladu sa

porastom standarda. Da bi se ostvarila planirana ušteda energije racionalnom potrošnjom, nužna je

efikasna primjena evropskih direktiva o energetskoj efikasnosti, u cilju efikasnije proizvodnje i

racionalne, ekonomski efektivne i energetski efikasne upotrebe energenata, radi uticaja na obim i

strukturu potrošnje kvalitetnih energenata i efikasnije zaštite životne sredine.

Pravilna eksploatacija prirodnih energetskih resursa, transformacija i kontrolisano (štedljivo)

korišćenje toplotne i električne energije, jedan je od centralnih izazova XXI vijeka. U mnogim

regionima svijeta, potrošnja energije raste izuzetnom brzinom, kako zbog izlaska iz privredne

nerazvijenosti tih regiona, tako i zbog ekonomske zavisnosti od razvijenih zemalja. Istovremeno,

industrijske zemlje se nalaze pred zadatkom da drastično smanje svoju potrošnju energije, jer samo

tako mogu da ublaže posledice efekta staklene bašte i globalnog zagrijavanja i da postanu manje

zavisne od uvoza nafte, gasa, uglja i urana.

Zaštita globalne klime, štednja dragocjenih resursa i održivi razvoj u cijelom svijetu, važni

su izazovi koji se moraju savladati u ovom vijeku. U tom kontekstu, poslednjih godina, napuštanje

atomskog programa ili ostanak u njemu, pod velikim je znakom pitanja u većem broju industrijski

rezvijenih zemalja svijeta. Sve brža industrijalizacija do nedavno gotovo nerazvijenih zemalja,

porast broja stanovnika na Zemlji i sve brža potrošnja prirodnih resursa (koja je sa tim u direktnoj

vezi), uzrok su negativnih promjena koje dovode u pitanje opstanak naše planete i života na njoj.

Rezerve fosilnih goriva su ograničene, a za sada oko 87 % ovih goriva „pokreće“ svijet. Velika

poskupljenja fosilnih goriva i emisije ugljen-dioksida i drugih gasova sa efektom staklene bašte

koje utiču na klimatske promjene, primoraće ljude da smanje potrošnju ovih energenata.

Kako se zalihe fosilnih goriva smanjuju i kako je brzina njihovog korišćenja veća od brzine

nastajanja, sve izraženije globalno zagrijavanje i efekat staklene bašte, uslovljavaju potrebu za

korišćenjem alternativnih (obnovljivih) izvora energije. Ovi regenerativni izvori energije mogu biti

u obliku energije vjetra, snage vodenih tokova, sunčeve svjetlosti kao i toplote unutrašnjosti Zemlje.

Pri korišćenju ovih obnovljvih izvora energije, nema radioaktivnog otpada, smanjuje se emisija

CO2, smanjuje se efekat staklene bašte i opasnost od globalnog zagrijavanja.

23

Obnovljivi izvori energije, zbog svega toga, sve više dobijaju na značaju, kao djelimična ili

potpuna zamjena za fosilna goriva, a njihov razvoj i njihovo korišćenje rastu iz godine u godinu.

Učešće ovih resursa, koji se smatraju praktično neiscrpnim izvorima energije, u ukupnoj potrošnji,

po predviđanjima mnogih eksperata, već do 2050. godine, moglo bi biti do 50 % u energo-miksu, sa

tendencijom da postepeno, gotovo potpuno, zamijene fosilna goriva. Dok se to ne dogodi, svijet će

se još dugo boriti sa problemima vezanim za obezbjeđivanje potrebnih količina energije.

Evropska zajednica je energetsku efikasnost prepoznala kao jedan od ključnih načina za

postizanje ciljeva održivog energetskog razvoja: smanjenje negativnih uticaja na okolinu iz

energetskog sektora, poboljšanje sigurnosti snabdijevanja potrebnom energijom i zadovoljavanje

rastuće potrošnje energije bez značajnijih poremećaja. Energetska efikasnost je posebno značajna

kao ekonomski efikasan način za postizanja ciljeva Kjoto protokola.

3. ENERGIJA I ATMOSFERA

Vazdušni omotač planete Zemlje, poznat kao atmosfera, sastoji se od gasova, para, čestica i

aerosoli. Atmosfera je nastala oslobađanjem gasova, nakon formiranja Zemlje. Atmosfera ima

višestruku funkciju i mnoga važna svojstva. Ona omogućava život na Zemlji jer štiti njenu površinu

od kosmičkog zračenja iz vasione, obezbjeđuje osnovne uslove za život, tj. snabdijeva živi svijet

kiseonikom i ugljen-dioksidom, zagrijava površinu Zemlje (efekat staklene bašte), smanjuje

dnevno-noćne temperaturne ekstreme na Zemlji, obezbjeđuje proces kruženja vode i ostalih

elemenata u prirodi. Voda, ugljen-dioksid, mnogi minerali iz tla i Sunčeva radijacija, osnovne su

komponente za odvijanje procesa fotosinteze u biljkama i za nastanak organskih jedinjenja

neophodnih za život životinja i ljudi na Zemlji.

Sa meteorološkog stanovišta, atmosfera se može definisati kao medijum koji omogućava

razmjenu energije, a posebno prenos Sunčeve energije, što, između ostalog, dovodi do kretanja

vazdušnih slojeva uz nastanak vjetra, do isparavanja vode sa tla i njenog kruženja u prirodi, pri

čemu se voda obogaćuje kiseonikom i omogućava veoma bogat i raznovrstan život u vodi.

Atmosferski uticaji na prostiranje zračenja kroz atmosferu mogu se podijeliti na tri

osnovne grupe, a to su:

slabljenje intenziteta zračenja, fluktuacije fluksa zračenja izazvane turbulencijama u atmosferi, ili rasiajanjem zračenja

na česticama raspoređenim u atmosferi i

prelamanje zračenja u atmosferi koje je izazvano nehomogenom raspodjelom gustine zračenja.

Osnovni procesi interakcije fluksa zračenja i djelova atmosfere su:

selektivna apsorpcija na gasovitim sastojcima atmosfere, rasijanje zračenja na česticama u atmosferi i modulacija fluksa zračenja izazvana brzim promjenama nekih atmosferskih parametara

(turbulencije).

Meteorološko stanje atmosfere, uticajem na prostiranje elektromagnetnog zračenja otežava

primjenu optičko-elektronskih uređaja za osmatranje, vođenje i samonavođenje projektila itd.

Slabljenje intenziteta zračenja pri prostiranjima u atmosferi, osnovni je mehanizam kojim

atmosfera utiče na primjenu optičko-oelektronskih uređaja i sistema. Osim toga, značajnu ulogu ima

i sopstveno zračenje atmosfere, posebno kod primjene termovizijskih uređaja.

Prisustvo vode u atmosferi ima ključni uticaj, kako na slabljenje intenziteta zračenja, tako i

na sopstveno zračenje atmosfere. Zbog prisustva velikog broja različitih gasova i čestica, atmosfera

apsorbuje i propušta zrake elektromagnetnog spektra različitih talasnih dužina. Zračenje atmosfere

je posledica rasijanja zračenja Sunca ali i sopstvenog zračenja atoma, molekula i čestica u sastavu

atmosfere. U analizi spektralne radijanse atmosfere razlikuju se oblast solarnog rasijanja (3,0

m) i oblast toplotnog zračenja (3,0 m).

24

U najvišem sloju atmosfere (troposferi), pod uticajem kratkotalasnog zračenja (

25

Atmosfera se može zamisliti kao ogromni prirodni fotohemijski reaktor, u kome se, pod

uticajem solarne i kosmičke radijacije, odvijaju fotohemijski procesi. Vidljiva solarna ultravioletna

radijacija i kosmičko zračenje dovode do fragmentacije konstituenata i nastanka atoma, radikala,

jona, koji su reaktivniji od polaznih molekula. Sve to dovodi do niza, često vrlo složenih reakcija i

različitih transformacionih procesa u atmosferi, a mehanizmi tih procesa zavise, u najvećoj mjeri,

od intenziteta zračenja i prisustva primarnih molekula, aerosola i čvrstih čestica u atmosferi.

Uticaj energije na okolinu, gotovo uvijek je negativan, pošavši od direktnih ekoloških

katastrofa poput izlivanja nafte, kiselih kiša i radioaktivnog zračenja, do indirektnih posledica, od

kojih je najteža globalno zagrijavanje. Budući da će energetske potrebe čovječanstva nastaviti da

rastu i u sledećih nekoliko decenija, nužno je preduzeti neophodne mjere kako bi se štetni uticaj

korišćenja energije na okolinu (posebno na atmosferu), smanjio na najmanju moguću mjeru.

Najopasnije, u tom pogledu, je korišćenje fosilnih goriva kao izvora energije, a potencijalnu

opasnost predstavljaju i iskorišćeno radioaktivno gorivo (tzv. radioaktivni otpad).

Najveća količina svjetskih potreba energije još se dobija iz ekološki neprihvatljivih izvora

energije, posebno iz fosilnih goriva koja su dominantan izvor energije. Kako je osnova fosilnih

goriva ugljenik, vodonik i njihova jedinjenja, u procesu sagorijevanja nastaju ugljen-dioksid i drugi

gasovi sa efektom staklene bašte. Emitovani u atmosferu, ti gasovi doprinose pojavi globalnog

zagrijavanja atmosfere i sve nepogodnijim klimatskim promjenama.

3. 1. SLOJEVI I HEMIJSKI SASTAV ATMOSFERE

Atmosfera je vazdušni omotač Zemlje, koji štiti Zemlju od štetnog djelovanja Sunčevog

zračenja i od udara mateora. Proteže se oko 3000 km iznad površine Zemlje, a njena vertikalna

struktura je vrlo složena. Obično se atmosfera dijeli na pojedine sfere (slojeve) po raznim

osnovama.

Prema hemijskom sastavu slojeva, atmosfera se dijeli na:

homosferu i heterosferu.

Oblast atmosfere do 100 km predstavlja homosferu, koja se karakteriše konstantnom vrijednočću

odnosa sadržaja azota, kiseonika i inertnih gasova i gdje su supstance, uglavnom u obliku molekula.

Temperatura atmosfere zavisi od stepena apsorpcije solarnog zračenja (sposobnost da atomi,

molekula i čestice u vazduhu apsorbuju solarno zračenje), kao i od različitih mehanizama transporta

(prenosa) energije, kao što su konvekcija, elektromagnetsko zračenje, isparavanje i sl. Temparatura

atmosfere, prema tome, nije konstantna veličina nego zavisi od nadmorske visine, geografske širine,

godišnjeg doba, doba dana, oblačnosti i od niza drugih faktora.

Za bolje razumijevanje različitih procesa koji se odvijaju u pojedim djelovima atmosfere,

potrebno je poznavati distribuciju temperature po visini.

U donjim slojevima troposfere temperatura okolnog vazduha se mijenja sa visinom.Obično se po

visini smanjuje, ali ima slučajeva kada je i obratno.Promjena temperature po visini naziva se

gradijent okolne temperature. Gradijent temperature varira zavisno da li je dan ili noć, kao i od

godišnjeg doba.

Brzina vjetra na površini zemlje jednaka je nuli zbog uticaja trenja hrapave (neravne) površine.

Udaljavanjem od površine, brzina vjetra se povećava zbog okretanja Zemlje.

Na određenoj udaljenosti od graničnog sloja Zemlje, brzina vjetra U je:

U = u + u'

u - srednja brzina .................................. uticaj pomjeranja Zemlje. u΄ - promjenljiva komponenta .................. uticaj hrapavosti površine Zemlje.

26

Tipične krive promjene temperature i brzine vjetra po visini prikazane su na slikama 3.1 i 3.2.

Slika 3.1. Promjena temperature sa visinom

Slika 3.2. Promjena brzine vjetra sa visinom

Prema adijabatskom gradijentu (pod adijabatskim uslovima), promjena temperature sa

visinom nastaje samo pod uticajem ekspanzije usled smanjenja pritiska po visini.

U skladu sa tim, u adijabatskim uslovima gradijent promjene temperature po visini iznosi:

9,8 0C /km odnosno cca 1 0C /100 m.

Uticaj temperaturnog gradijenta na atmosfersko stanje može se prikazati na sledeći način :

gradijent < adijabatski < gradijent

(stabilno) (nestabilno)

Kada temperatura po visini raste, nastaju uslovi stabilne inverzije.

27

Slika 3.3. Zavisnost atmosferskog stanja od gradijenta promjene okolne temperature po visini

A - vrlo nestabilno,

B - nestabilno,

C - prilično nestabilno,

D - neutralno (adijabatski gradijent),

E - prilično stabilno,

F - stabilno,

G - vrlo stabilno ( inverzija).

Saglasno mogućim uticajima temperaturnog gradijenta po visini i trenda promjene temperature

mijenjaju se i forme disperzije dimnih gasova (slika 3.4).

28

Slika 3.4. Promjena oblika disperzije dimnih gasova zavisno od promjene

okolne temperature po visini

29

Na slici 3.4 može se primijetiti da u uslovima i zonama gdje vlada temperaturna inverzija (porast

temperature sa visinom) disperzija dimnih gasova je ograničena, tj. dimni oblag se kreće u

relativnim uskim atmosferskim slojevima. Ako je situacija drugačija, tj. temperatura opada sa

visinom, zona prostiranja dimnih gasova se širi po vertikali, disperzija je veća, što za posledicu ima

niže koncentracije zagađujućih materija u mikropodručjima.

Za detaljnije analize uticaja pojedinih parametara primjenjuju se dva pristupa:

eksperimentalne analize i modeliranje procesa.

Prikupljanje većeg broja vjerodostojnih eksperimentalnih podataka, u dužem vremenskom periodu,

u ovakvim analizama iziskuje savremenu i skupu mjernu opremu i dosta vremena. Zbog toga se,

često, razvijaju i primjenjuju simulacije pojedinih procesa, pri čemu se na osnovu određenog broja

ulaznih parametara (izmjerenih vrijednosti) i odgovarajućih naučnih zakonitosti mogu predvidjeti

kontinuirane promjene čitavog niza drugih parametara koje je nemoguće ili vrlo teško izmjeriti u

realnim uslovima.

Jedan od interesantnih modela u ovoj oblasti je primjena Gausove metode za modeliranje

distribucije onečišćenja, čiji je tipični prikaz dat na slici 3.5.

Slika 3.5. Gausov model distribucije atmosferskog onečišćenja

Na osnovu prethodno objašnjenih zakonitosti može se izvesti detaljniji prikaz horizontalne i

vertikalne disperzije onečišćenja u funkciji udaljenosti od izvora emisije, (slike 3.6 i 3.7).

30

Slika 3.6. Koeficijent vertikalne disperzije u funkciji udaljenosti od izvora emisije

za različita atmosferska stanja

Slika 3.7. Koeficijent horizontalne disperzije u funkciji udaljenosti od izvora emisije

za različita atmosferska stanja

31

Zavisno od promjene temperature, atmosfera se može podijeliti na:

troposferu, stratosferu, mezosferu, termosferu i egzosferu,

kao i na međuslojeve:

tropopauzu, stratopauzu, mezopauzu i termopauzu.

Troposfera, stratosfera i mezosfera ulaze u sastav mezosfere.

Slika 3.8. Šema atmosferskih zona

Troporfera je donji sloj atmosfere, tj. sloj najbliži površini Zemlje. To je najniži, najgušći i

najtopliji dio atmosfere, sa prosječnom visinom u srednjem pojasu 10-12 km, na ekvatoru 16-18

km, a na polovima 6-8 km. Ova razlika u visini posledica je jačeg Sunčevog zračenja i zagrijavanja

u ekvatorskom pojasu nego u polarnim pojasevima. U njoj se nalazi gotovo sva vodena para

(troposfera sadrži 90 % ukupne mase atmosferskih gasova, para, čestica i vode), a topli vazduh se

http://hr.wikipedia.org/wiki/Vodena_para

32

podiže sa površine, dok se hladniji vazduh sa većih visina spušta, što je uzrok svih meteoroloških

zbivanja na Zemlji, odnosno uzrok vremenskih promjena.

Troposfera ima najveći značaj sa stanovišta aerozagađenja. U njemu temperatura opada sa

porastom visine. Taj pad za suvi vazduh iznosi 9,8 oC /1000 m, a za vlažni vazduh 6,5 oC /1000 m

visine. Zbog toga je na granici troposfere, zavisno od njene visine, temperatura između - 50 °C u

polarnom pojasu i - 80 °C na ekvatoru. Granicu sa stratosferom čini tropopauza, u kojoj

temperatura varira i počinje da raste, zavisno od geografske širine i godišnjeg doba. U tom sloju, na

visini 10-20 km iznad površine Zemlje, temperatura je stalna.

Na troposferu se nastavlja sloj stratosfere koji se prostire na visinu od 10 km (na polovima

od oko 8 km) do visine od 55 km. U ovom sloju temperatura stalno raste sa visinom (od – 55 °C na

srednjim širinama i polovima, odnosno od – 85 °C na ekvatoru i konačno do 0 °C), što je posledica

apsorpcije solarne ultraviolentne radijacije (zračenja) od strane ozona (O3). Pritisak i gustina

vazduha u stratosferi iznose ~ 1/10 – 1/1000 atmosferskog pritiska. Temparatura stratosfere raste do

oko 50 km iznad površine Zemlje i dostiže vrijednost kao na Zemljinoj površini. To područje je

poznato kao stratopauza.

Mezosfera je sloj atmosfere iznad stratosfere a ispod termosfere. Temperatura u mezosferi

opada sa visinom, tako da je gornja granica ili mezopauza, najhladniji dio na Zemlji, gdje se

ENERGETSKI I MINERALNI RESURSI · kisele kiŠe 41 4. klimatske promjene i globalno zagrijavanje 47...

Documents

Transcript of ENERGETSKI I MINERALNI RESURSI · kisele kiŠe 41 4. klimatske promjene i globalno zagrijavanje 47...