Obnovljivi

Izvori

Energije Skripta

Ivan Spasić 02/132

- 2 -

Uvod

Cilj ove publikacije je da zainteresovanom laiku, inženjeru, političaru, bankaru,

pronalazaču, investitoru, zemljoradniku ili naučniku pruži osnovne podatke o

tehnologijama obnovljivih i alternativnih izvora energije. U prvom redu govori se o

dobijanju električne energije iz takvih izvora, kao i o potencijalima za njihovu

primenu u Srbiji i Crnoj Gori. Obnovljivi i alternativni izvori energije, od kojih su

pojedini sasvim novi, a neki se koriste već duže vremena, obuhvataju fotonaponske

sisteme, toplotne kolektore, vetro-potencijal, vodeni potencijal, geotermalni

potencijal, biomasu, gorivne ćelije, itd. Neki od ovih izvora omogućavaju profitabilnu

proizvodnju električne ili termo energije, dok su pojedini još uvek u razvojnoj fazi, pa

se njihova komercijalna primena tek očekuje. Razmatrane su, u prvom redu,

tehnologije i sistemski aspekti proizvodnje električne energije iz solarnih,

hidroelektričnih, geotermalnih izvora, te pomoću energije vetra i iz biomase. Takoñe

su razmotrene i neke druge tehnologije koje se još uvek istražuju i razvijaju, kao što

su gorivne ćelije. Prikaz tehnologija koje se već duže vremena koriste, kao i prikaz

mogućnosti njihove primene u Srbiji, dat je kompletnije i u širem obimu. Zajednička

karakteristika svih obnovljivih i alternativnih tehnologija prikazanih u ovoj publikaciji

karakteriše relativno visok stepen početne investicije, ali i njihova kasnija niska

operativna cena. Sa druge strane, prava cena konvencionalnih elektrana obično nije

pravilno izračunata, kao ni predstavljena na pravilan način. Treba napomenuti da i

dalje postoje brojne državne subvencije za tehnologije prerade i korišćenja nafte,

nuklearne elektrane, termoelektrane, kao i prateće tehnologije. Meñutim, kako

obnovljivi izvori energije imaju znatno nižu operativnu cenu u poreñenju sa

konvencionalnim izvorima energije, ukupna cena energije povoljnija je na osnovu

analize tehnoloških ciklusa, a posebno sa ekološkog aspekta. Naime, važan aspekt

obnovljivih izvora energije predstavlja njihov neznatan uticaj na životnu sredinu, te su

sa tog aspekta mnogi od njih ekonomski konkurentni konvencionalnim tehnologijama

proizvodnje energije.

Definicija obnovljive energije:

„Energija koja se eksploatiše

istom brzinom kojom se i prirodno obnavlja“

Ovaj aspekt je veoma važan pri razmatranju energetske situacije u Srbiji, gde

termoelektrane dominiraju u energetskoj proizvodnji. U poreñenju sa ostalim

tehnologijama proizvodnje e lektrične energije, industrije bazirane na obnovljivim

- 3 -

izvorima energije beleže najveći privredni rast u poslednjih šest godina. Tržišta

fotonaponskih solarnih ureñaja i ureñaja baziranih na korišćenju energije vetra

neprekidno rastu. Ukupni instalirani kapaciteti svih solarnih fotonaponskih (PV)

sistema u svetu dostižu 2 GW. Istovremeno, isporuka PV ćelija i modula od 1986

godine raste prosečnom godišnjom stopom od 33% na svetskom nivou. Više od

petnaest hiljada vetrenjača u Severnoj Americi i isto toliko u Nemačkoj povezanih sa

distributivnim električnim mrežama, pružaju značajnu informaciju o komercijalnim

mogućnostima ove tehnologije. Takoñe, veliki broj komercijalnih i eksperimentalnih

vetrenjača koje generišu električnu energiju trenutno se koriste u Evropi, Japanu, Kini

i Indiji. Širom sveta izgrañeni su brojni multikilovatni fotonaponski sistemi instalisani

na rezidencijalnim i poslovnim objektima, a takoñe i brojne multimegavatne

fotonaponske elektrane povezane u elektro-distributivne mreže. Veliki broj

hidroelektrana na malim vodotokovima izgrañen je tokom 70-ih i 80-ih godina u

Sjedinjenim državama i Evropi. Značajan deo električne energije koja se proizvodi u

Kini generiše više od stotinu malih hidroelektrana. Više od dve hiljade megavata

električne energije u SAD-u proizvedi se iskorišćavanjem geotermalnih izvora

energije, a još nekoliko hiljada megavata proizvedenih u Meksiku, Filipinima, Italiji,

Islandu, Indoneziji, Japanu, Rusiji i Novom Zelandu, svedoči o širokoj

rasprostranjenosti i izvodljivosti ove tehnologije. Prototipovi elektrana koje koriste

gorivne ćelije za generisanje električne energije već se nalaze u pogonu u SAD-u,

Kanadi, Evropi i Japanu. Pored toga, automobili i autobusi koji koriste kao pogon

električnu energiju iz gorivnih ćelija počinju sve više da se koriste u Severnoj

Americi, Evropi i Japanu.

Glavna ideja ove pubikacije je promocija, razumevanje i korišćenje ovih novih i

dokazanih obnovljivih izvora energije i tehnologija u Srbiji i Crnoj Gori, kao i

priprema terena za njihovo potencijalno šire korišćenje i razvoj. Publikacija je

podeljena u šest tematskih celina od kojih svaka obrañuje jedan vid energije: solarnu,

energiju vetra, hidro potencijale na malim vodotokovima, biomasu i geotermalnu

energiju. Svaki deo je nazavisan od drugih i može se čitati zasebno. Knjiga je

fokusirana na proizvodnju i distribuciju električne energije putem samostalnih

elektrana ili elektrana povezanih na komercijalnu distrubitivnu mrežu, i na mogućnost

njihove primene u Srbiji i Crnoj Gori. Razmatrani su i aspekti vezani za resurse i

korišćenje specifičnih tehnologija, a kao ilustrativni primeri dati su podaci o

potencijalnom razvoju ovih tehnologija u različitim krajevima Srbije. Solarne

- 4 -

tehnologije i tehnologije bazirane na energiji vetra, kao i gorivne ćelije, bilo kao

samostalne ili povezane u distributivne električne mreže, posebno su pogodne i

interesantne za korišćenje u Srbiji i Crnoj Gori zbog svoje modularne prirode, niske

cene goriva i niskih cena održavanja. Ovaj aspekt je korišćen kao univerzalan

kriterijum za prezentaciju materijala u ovoj publikaciji. Nadamo se da će se ova

knjiga koristiti kao polazna referenca pri budućim primenama i promocijama upotrebe

obnovljivih izvora energije u Srbiji i Crnoj Gori.

Upotreba obnovljivih izvora energije

Većinu pomenutih obnovljivih izvora energije smatraćemo distribuiranim energetskim

izvorima niske snage, što podrazumeva da elektrana koja koristi obnovljive izvore

može da proizvede do nekoliko desetina megavata električne energije (velike

termoelektrane ili nuklearne elektrane mogu da proizvedu više od 2000 megavata).

Svakako, mnogi od obnovljivih ili alternativnih izvora energije mogu se koristiti i za

izgradnju generatora velike snage, a što je od velike važnosti, generatori pokretani

obnovljivim izvorima energije su ekološki neškodljivi. Na primer, moguće je postaviti

solarne fotonaponske generatore na veliki broj krovnih konstrukcija, ali je sasvim

izvesno da velika većina ljudi ne bi dozvolila izgradnju termoelektrane ili nuklearne

elektrane u njihovom bliskom okruženju. Sa druge strane, relativno niska snaga, viša

cena i povremeno isprekidan rad predstavljaju nedostatke generatora pokretanih

obnovljivim izvorima energije, te ekspanzija njihovog korišćenja zahteva inovativne

ideje kojima bi se prevazišli ovi nedostaci. Na primer hibridni sistem koji obuhvata

solarne fotonaponske module, vetar i gorivne ćelije, kompenzovao bi nedostatke

generatora isključivo na vetar ili sunce, jer oni ne rade kontinualno. Svakako postoji

veliki broj načina da se moderne tehnologije iskoriste u cilju eksploatacije obnovljivih

i alternativnih izvora energije. Na primer, satelitski snimci se mogu koristitii za

predviñanje kretanja oblaka i vetra pružajući na taj način značajnu informaciju za

funkcionisanje i proračun solarnih ili vetro generatora, kao i hidro elektrana. Dakle,

tehnologije obnovljivih izvora energije ne samo da nam omogućavaju pristup

ekološkim izvorima energije, već mogu da omoguće nove izazovne naučno

istraživačke projekte i otvaranje novih radnih mesta za naučnike i inženjere.

Obnovljivi i neobnovljivi izvori energije

Većina zemalja širom sveta suočiće se sa ozbiljnim nedostacima energije u bliskoj

budućnosti. Velika potrošnja i porast broja stanovnika u svetu primoraće stanovnike

velikog broja zemalja da se suoče sa problemom kritičnog smanjenja zaliha domaćih

- 5 -

fosilnih energetskih izvora. Trenutna energetska zavisnost većine zemalja od nafte i

njenih derivata zahteva znatne ekonomske izdatke i u budućnosti nagoveštava

negativne efekte na nacionalne ekonomije, kao i na meñunarodnu bezbednosnu

situaciju. Prema podacima naftnih kompanija, kao i drugim nacionalnim statističkim

podacima, ukupna svetska potrošnja nafte iznosi skoro 4 milijarde tona godišnje, dok

su ukupne rezerve oko 120-160 milijardi tona. Kako će prerada

nafte dostići vrhunac izmeñu 2005 i 2008 godine, a uzimajući u obzir ograničenost

zaliha, sadašnje korišćenje fosilnih i nuklearnih goriva ne može da obezbedi

dugotrajni i održivi razvoj.

Zalihe fosilnih goriva brzo nestaju, a u roku od jedne ili dve decenije većina zemalja

će biti primorana da koristi obnovljive izvore energije za podmirivanje svojih

energetskih potreba. Svakako, razvoj novih tehnologija za eksploataciju nafte i uglja

je izvestan, ali uz povećanje ekoloških, energetskih i ekonomskih izdataka koji će

neminovno usloviti neprofitabilnost njihovog budućeg korišćenja. Usled koncentracije

energetskih resursa u svega nekoliko oblasti u svetu, korišćenje fosilnih goriva

stvorilo je sistem meñuzavisnosti, tako da se države koje zavise od uvoza fosilnih

goriva nalaze u podreñenim položajima. Sa druge strane, rezultat ovakve situacije je

ne samo koncentracija energetske ekonomije, već konstantno povećanje cena

energetske infrastrukture i povećanje trgovinskog debalansa. Zemlje izvoznice

baziraju svoju ekonomiju isključivo na izvozu energetskih sirovina što dovodi do

političke, ekonomske i socijalne nestabilnosti. Rašireno korišćenje nuklearnih i

fosilnih energetskih sirovina ugrožava ljudsku egzistenciju, jer ima direktan negativan

uticaj na zdravlje ljudi. Predviñene klimatske promene, mogućnost nuklearne

kontaminacije i nerešeni problemi vezani za proizvodnju plutonijuma u nuklearnim

reaktorima, stvaraju dodatne probleme i opasnosti. Danas, uglavnom stanovništvo

siromašnih zemalja, najviše oseća negativne posledice korišćenja neobnovljivih izvora

energije, iako ne postoje ni tehnološki ni fizički razlozi za održanje trenutnog stanja.

Prirodni i tehnički potencijal obnovljivih izvora energije dovoljan je da zadovolji

sveukupne energetske zahteve svetske populacije, jer je njihov prirodni dnevni

potencijal 20.000 puta veći od dnevne potrošnje nuklearnih i fosilnih goriva. Kako se

radi o relativno mladim tehnologijama, postoji ogroman potencijal za njihova dalja

tehnološka usavršavanja i nove primene. Meñutim industrija bazirana na fosilnim

gorivima, a naročito nuklearni energetski sektor, još uvek dobijaju deset puta veće

državne subvencije za istraživanje i razvoj od tehnologija obnovljivih izvora energije.

- 6 -

U industrijalizovanim zemljama samo 7% od ukupnog fonda za istraživanje i razvoj

odvaja se na obnovljive izvore energije u poreñenju sa 70% za istraživanje i razvoj

nuklearnih i drugih tehnologija. Jasno je da se korišćenju obnovljivih izvora energije

mora dati najveći politički i ekonomski prioritet, kako bi se izvršila preorijentacija ka

ovim izvorima energije i njihovom tehnološkom razvoju. Sagorevanje fosilnih goriva,

naročito onih baziranih na nafti i uglju, predstavlja najverovatniji uzrok globalnom

zagrevanju, dakle stvaranju tzv. efekta staklene bašte. Promena klimatskih uslova

predstavlja jednu od najozbiljnijih opasnosti za zemljin ekološki sistem zbog

mogućeg uticaja na proizvodnju hrane i ključne procese koji stvaraju produktivnu

prirodnu okolinu. Zabrinjavajući porast emisije ugljen dioksida u atmosferu, izmeñu

ostalih faktora, može da dovede do smanjenja zavisnosti od upotrebe uglja i ohrabri

razvoj i korišćenje obnovljivih energetskih tehnologija. Iako je upotreba fosilnih

goriva po glavi stanovnika smanjena usled mera očuvanja prirodnih resursa, porast

populacije u svetu dovodi do bržeg smanjenja zaliha fosilnih goriva i povećanja

globalnog zagrevanja. Takoñe je zbog istih razloga procena trenutne energetske

situacije u svetu ne adekvatna, odnosno zalihe fosilnih goriva su verovatno

precenjene. Znatna redukcija potrošnje fosilnih goriva putem efikasnijeg korišćenja

energije i primena solarnih i drugih obnovljivih izvora produžili bi vek trajanja

fosilnih izvora energije sa jedne strane, a sa druge strane mogli bi da obezbede vreme

neophodno za razvoj i poboljšanje tehnologija korišćenja obnovljivih izvora energije.

- 7 -

Sunčeva energija

Potencijal Sunčeve energije

Upotrebom samo 1% od dostupne

energije Sunca zadovoljile

bi se sve energetske potrebe

Zemlje u 21-om veku

Energija sunčeve radijacije više je nego dovoljna da zadovolji sve veće energetske

zahteve u svetu. U toku jedne godine, sunčeva energija koja dospeva na zemlju

10.000 puta je veća od energije neophodne da zadovolji potrebe celokupne populacije

- 8 -

naše planete. Oko 37% svetske energetske potražnje zadovoljava se proizvodnjom

električne energije (približno oko 16.000 TWh u 2001. godini). Ako bi se ova energija

generisala fotonaponskim sistemima skromne godišnje izlazne snage od 100 kWh po

kvadratnom metru, neophodna bi bila površina od 150 x 150 km2 za akumulaciju

sunčeve energije. Veliki deo ove absorpcione površine mogao bi se smestiti na

krovovima i zidovima zgrada, pa ne bi zahtevao dodatne površine na zemlji. Energija

sunčeve radijacije dovoljna je da proizvede prosečno 1,700 kWh električne energije

godišnje na svakom kvadratnom metru tla, a što je radijacija veća na nekoj lokaciji,

veća je i generisana energija. Tropski regioni su u tom pogledu povoljniji od ostalih

regiona sa umerenijom klimom. Srednja ozračenost u Evropi iznosi oko 1.000 kWh

po kvadratnom metru, dok poreñenja radi, ona iznosi 1.800 kWh na Bliskom

istoku.Intenzitet sunčeve radijacije u Srbiji je meñu najvećima u Evropi.

Najpovoljnije oblasti kod nas beleže veliki broj sunčanih sati, a godišnji odnos stvarne

ozračenosti i ukupne moguće ozračenosti je približno 50%. Tabela 1: Srednje dnevne

sume energije globalnog Sunčevog zračenja na horizontalnu površinu u kWh/m2, za

neka mesta u

Srbiji

Fotonaponska konverzija

sunčeve energije

Svakog dana sunčeva energija, koja nam besplatno stiže na Zemlju, može slobodno da

se koristiti zahvaljujući tehnologiji fotonaponske konverzije sunčeve energije u

električnu. Direktna konverzija sunčeve energije u električnu, tzv. fotonaponski

efekat, prvi je pre skoro dva veka uočio francuski naučnik Edmond Bekerel (Edmond

- 9 -

Becquerel). Meñutim tek je razvojem kvantne teorije početkom 20-og veka ovaj

efekat objašnjen, čime je omogućena izrada fotonaponskih ureñaja. Prva solarna ćelija

izrañena je u Bel laboratorijama (Bell Laboratories) 1954 godine. Fotonaponske ćelije

izrañene od poluprovodnog silicijuma ubrzo su, sa razvojem istraživanja svemira,

postale osnovni izvori električne energije na satelitima primarno zbog svoje

pouzdanosti, dok je cena bila od manjeg značaja. Značaj njihove zemaljske upotrebe

postao je aktuelan u toku svetske energetske krize ranih 70-ih godina, kada se počelo

razmišljati o poboljšanju njihovih radnih karakteristika, povećanju efikasnosti, većoj

pouzdanosti i nižoj proizvodnoj ceni. Danas fotonaponska konverzija podrazumeva

visoku tehnologiju proizvodnje električne energije iz sunčeve energije. Konceptualno,

fotonaponski ureñaj u svom najjednostavnijem obliku predstavlja potrošač isključivo

sunčeve energije, koji nema pokretnih delova, čiji rad zadovoljava najviše ekološke

standarde i ukoliko je dobro zaštićen od uticaja okoline nema delova koji mogu da se

pohabaju. Fotonaponski sistemi su modularni tako da se njihova snaga može

projektovati za praktično bilo koju primenu. Štaviše, dodatni delovi kojima se

povećava izlazna snaga lako se prilagoñavaju postojećim fotonaponskim sistemima,

što nije slučaj sa konvencionalnim izvorima električne energije, kao što su

termoelektrane i nuklearne elektrane, čija ekonomska isplativost i izvodljivost zahteva

multi-megavatne instalacije.

Fotonaponska tehnologija

U cilju razumevanja različitih aspekata fotnaponski generisane struje, potrebno je

poznavanje

osnovnih principa rada fotonaponskih ureñaja. Fotonaponske ćelije, koje inače

postoje u raznim oblicima, najčešće se formiraju kada se od poluprovodnog materijala

naprave specijalne diode veće površine. Izdvajanje električne struje generisane u

poluprovodniku vrši se pomoću kontakata na prednjoj i zadnjoj strani ćelije. Gornja

kontaktna

struktura mora da dozvoljava prolaz svetlosti, a ćelija je takoñe pokrivena tankim

slojem dielektričnog materijala – antireflektivnog sloja kako bi se minimiziralo

odbijanje svetlosti od gornje površine (slika 3).

- 10 -

Specijalni poluprovodni materijal od koga se prave fotonaponske ćelije, omogućava

elektronima koji apsorbuju svetlosnu energiju da se oslobode od svojih atoma, i da se

potom slobodno kreću kroz materijal prenoseći električnu energiju. Tako generisana

struja je, pošto se kreće samo u jednom smeru (kao kod baterija), jednosmerna.

Pošto je izlazna snaga jedne solarne ćelije relativno mala, u cilju povećanja izlaznog

napona, struje i snage, solarne ćelije se grupišu u module, tako da moduli postaju

osnovni sastavni delovi fotonaponskih sistema. Moduli sadrže odreñen broj redno ili

paralelno povezanih fotonaponskih ćelija kako bi se dobili željeni napon, odnosno

struja, a enkapsulirani su kako bi se zaštitili od neželjenih uticaja sredine i u cilju

produženja

radnog veka. U tipičnom solarnom modulu ćelije su uronjene u laminat čiji je

prednji sloj od temperovanog stakla, a zadnja strana je zatvorena mekanim i

fleksibilnim

plastičnim slojem ili staklom. Fotonaponski paneli sadrže jedan ili više modula

koji se mogu koristiti pojedinačno ili u grupama u cilju formiranja modularnih

sistema,

- 11 -

zajedno sa potpornim nosećim strukturama i drugim neophodnim pratećim

komponentama...

Sistemi se mogu fiksirati u odreñenom položaju prema suncu ili se mehaničkim

putem njihov položaj kontinualno može prilagoñavati pravcu sunčevih zraka

(sistemi sa praćenjem sunca). Fotonaponski sistemi se klasifikuju ili po njihovoj

predviñenoj

upotrebi (zemaljski ili svemirski), ili po konstrukciji (ravni ili koncentratori), kao i po

njihovoj konfiguraciji (fiksni ili pokretni). Solarni moduli proizvode se u širokom

opsegu snaga od 1W do 170 W. Na primer, modul snage 170 W ima dimenzije od 790

x 1600 mm.

U Evropi je u toku 2002. godine instalirano 135 MW fotonaponskih sistema, u Japanu

je instalirano 250 MW, a u Americi 120 MW.

Tehnologija solarnih fotonaponskih ćelija

i modula

Tehnologije proizvodnje fotonaponskih ćelija i modula mogu se, na osnovu tipa

silicijumskog

materijala, klasifikovati kao jedno (mono) kristalne, polikristalne i amorfne. Osim

tehnologija

koje se baziraju na silicijumu postoje i druge tehnologije bazirane na CIS, CdTe,

GaAs, InP, itd. Svaki tip ima različitu efikasnost, reaguje na različite delove sunčevog

spektra i pogodan je za različite primene. Efikasnost solarne ćelije odreñene površine

data je kao procentualni deo energije generisane od date količine upadne svetlosti

(fotona). Efikasnosti komercijalno

raspoloživih fotonaponskih modula različitih tehnologija prikazane su u tabeli 2.

Monokristalni silicijum (c-Si) je najpopularniji osnovni materijal solarne tehnologije,

a ćelije i

- 12 -

moduli napravljeni od ovog materijala su tradicionalno najzastupljeniji. Ćelije od

monokristalnog silicijuma su veoma stabilne i pokazuju visoku efikasnost u konverziji

energije. Polikristalne silicijumske solarne ćelije predstavljaju jeftiniju altrernativu

monokristalnim ćelijama ali imaju odreñene prednosti jer zahtevaju manje čistog

materijala i mogu se prilagoditi automatizovanoj masovnoj proizvodnji zbog načina

na koji se priprema polazni materijal. Tankoslojni materijali (filmovi), čija je debljina

svega nekoliko mikrona, usled uštede materijala smanjuju cenu dobijene električne

energije iz sunca. Tanki fotonaponski filmovi, koji iako imaju nešto nižu efikasnost,

imaju sa druge strane i nižu cenu koja ima važnu ulogu u odreñivanju profitabilnosti

fotonaponske tehnologije. Najpopularniji materijal za izradu tankih filmova je

amorfni silicijum, dok se danas koriste i polikristalni materijali kao CIS i CdTe.

Komponente fotonaponskih sistema

Standardne komponente fotonaponskih sistema su fotonaponski moduli, kontroleri

punjenja baterija, akumulatori, provodnici i noseći sistemi, a često se kod savremenih

sistema koriste invertori koji omogućavaju fleksibilnost pretvaranja jednosmerne u

naizmeničnu struju, kao i mogućnost povezivanja sa elektro-distributivnom mrežom.

Jednosmerna struja proizvedena u solarnoj ćeliji putem provodnika odvodi se do

kontrolera punjenja. Osnovna funkcija kontrolera je da spreči prekomerno punjenje

akumulatora, ali ima i neke druge uloge u zavisnosti od specifičnih primena. Ukoliko

akumulator nije potpuno napunjen, postoji struja do akumulatora, gde se energija

skladišti za kasniju upotrebu. Ako sistem treba da pokreće ureñaje koji rade na

naizmeničnu struju, deo fotonaponskog sistema će biti i invertori koji pretvaraju

jednosmernu u naizmeničnu struju. Višak energije koji se generiše u autonomnim

fotonaponskim sistemima u toku sunčanih perioda sakuplja se ili u akumulatorima, ili

kod fotonaponskih sistema za pumpanje vode, voda se tokom dana diektno skladišti u

rezervoarima koji se nalaze na višem nivou, za kasnije ispumpavanje vode putem

gravitacije. Drugi fotonaponski sistemi pretvaraju jednosmernu u naizmeničnu struju,

a višak električne struje ubrizgavaju u distributivnu električnu mrežu. Tri tipične

konfiguracije fotonaponskih sistema su: autonomni sistemi, sistemi povezani za

distributivnumrežu i hibridni. Autonomni i hibridni sistemi se upotrebljavaju

samostalno, dakle nisu povezani na elektro-distributivnu mrežu i najčešće se koriste u

udaljenim oblastima. Fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom

mrežom predstavljaju jedan od načina da se izvrši decentralizacija električne mreže.

Električna energija se ovim sistemima generiše bliže lokacijama na kojima postoji

- 13 -

potražnja. Tokom vremena ovi sistemi će smanjiti potrebu za povećanjem kapaciteta

novih elektrana, kao i prenosnih i distributivnih vodova.

Primene fotonaponskih sistema

Fotonaponski sistemi su veoma raznovrsni: mogu biti manji od novčića i veći od

fudbalskog

igrališta i mogu da obezbeñuju energiju za bilo koji ureñaj, od časovnika do čitavih

naselja, i uz sve to jedini izvor energije koji koriste je sunčeva svetlost. Uz

jednostavnost rukovanja, navedeni faktori ih čine posebno privlačnim za širok spektar

primena. Nedavni porast proizvodnje fotonaponskih ćelija uz smanjenje njihove cene,

otvorio je veliki broj novih tržišta uz veliki broj različitih primena. Primene kao što su

osvetljavanje, telekomunikacije, rashladni sistemi, pumpanje vode, kao i

obezbeñivanje električne energije za čitava naselja (naročito u udaljenim oblastima),

pokazale su se kao konkurentne i profitabilne u odnosu na već postojeće tehnologije.

Uz to pojavila se relativno nova primena ovih sistema sa neverovatno velikim

- 14 -

potencijalom - fotonaponski sistemi koji zamenjuju fasadne i krovne grañevinske

elemente objekata.

Fasadni i krovni fotonaponski sistemi

Kao i svi dobri proizvodi, i električna energija ne samo da treba da zadovolji potrebe

potrošača, već treba da bude od koristi prirodnoj sredini u kojoj se proizvod koristi.

Solarna električna energija može da doprinese energetskoj ponudi uz istovremenu

pomoć u sprečavanju globalne promene klimatskih uslova. Približno 75% energije

koja se koristi u razvijenom svetu troši se u gradovima, od čega se oko 40% troši u

zgradama. Fotonaponski sistemi mogu da se ugrade u skoro svaku grañevinsku

strukturu, od autobuskih stanica do velikih poslovnih zgrada, pa čak i u bašte, parkove

itd. Iako tačna prognoza fotonaponskog učinka u zgradama zahteva pažljivu analizu

faktora kao što su količina sunčevog zračenja koje pada na zgradu, električne

stabilnosti elektro-distributivne mreže itd., lako je shvatiti da ovakva tehnologija ima

velike mogućnosti. Čak i u klimatskim uslovima koji se karakterišu osrednjom

solarnom ozračenošću, krov zgrade jednog domaćinstva dovoljan je za postavljanje

fotonaponskog sistema koji objektu može obezbediti dovoljno električne energije u

toku cele godine. Fotonaponski moduli i generatori tradicionalno se postavljaju na

specijalne potporne strukture, ali mogu se postaviti i na grañevine, ili mogu da

postanu integralni delovi zgrada obrazujući prirodan lokalni spoj ponude i potražnje

električne energije. Upotreba fotonaponskih sistema može značajno da smanji

potrošnju električne energije iz elektrana.

Zgrade mogu čak da se pretvore u male proizvoñače i distributere električne energije,

što

može da bude od opšte koristi. Sa arhitektonskog, tehničkog i finansijskog aspekta,

fotonaponski sistemi integrisani u grañevinske elemente imaju sledeće karakteristike:

• ne zahtevaju dodatno zemljište i mogu se koristitu u gusto naseljenim urbanim

sredinama,

• ne zahtevaju dodatne infrastrukturne instalacije,

• obezbeñuju električnu energiju u toku najveće potražnje (pikovi) i na taj način

smanjuju

opterećenje električne mreže,

• mogu da smanje gubitke tokom prenosa i distribucije električne energije,

- 15 -

• mogu u potpunosti ili delimično da obezbede električnu energiju za odgovarajuću

zgradu,

• mogu da zamene konvencionalne grañevinske materijale i na taj način obezbede

dvostruku ulogu koja može višestruko da se isplati,

• pružaju nove estetske mogućnosti na inovativan način,

• mogu se povezati sa održavanjem, kontrolom i funkcionisanjem drugih instalacija i

sistema

u zgradi,

• mogu da obezbede smanjenje planiranih troškova.

Pošto fasadni fotonaponski moduli mogu da zamenjuju klasične grañevinske

materijale, razlika u ceni izmeñu solarnih elemenata po jedinici površine i materijala

koje mogu da zamene, je od posebnog značaja. Tako je cena po jedinici površine

fasadnog fotonaponskog sistema, povezanog na distributivnu mrežu, skoro ista kao i

cena najkvalitetnijih fasadnih materijala kao što su mermer ili ukrasni kamen, tako da

su praktično dodatne koristi od proizvodnje struje ovakvih fotonaponskih sistema

besplatna korist.

Potencijali fotonaponskih ureñaja

Solarna fotonaponska tehnologija koja se ranije koristila uglavnom u svemirskim

programima ili na udaljenim lokacijama, pa samim tim marginalna i egzotična u

početku, u poslednjih nekoliko godina postaje osnovna tehnologija za proizvodnju i

distribuciju električne energije u urbanim sredinama sa potencijalom da po ceni

postane podjednako konkurentna cenama energije dobijene i distriburiane

konvencionalnim tehnologijama. Od 1990 godine industrija fotonaponske konverzije

pokazuje konstantan godišnji privredni rast od preko 20%, a počevši od 1997 i preko

33% godišnje. U 2000 godini, ukupni instalirani kapaciteti u svetu premašili su 1000

MW, a u zemljama u razvoju više od milion domaćinstava koristi električnu energiju

proizvedenu pomoću fotonaponskih sistema. Novi svetski rekord u efikasnosti

fotonaponskih ćelija 24. marta 2003. godine objavljeno je da je Solar’s Technology

Centre proizveo fotonaponsku ćeliju veličine 125 mm Čija je efikasnost 18,3%. Sve

veći broj kompanija i organizacija aktivno učestvuje u promociji, razvoju i

proizvodnji fotonaponskih ureñaja i sistema. Kompanije koje proizvode i distribuiraju

električnu energiju u saradnji sa proizvoñačima solarnih ureñaja, gradskim vlastima i

fondovima planiraju i realizuju sve veće projekte stičući neophodno iskustvo,

mobilišući pažnju javnosti, a pri tom snižavajući cenu električne energije. Tržišna

- 16 -

vrednost fotonaponske industrije trenutno iznosi više od US $ 2 milijarde godišnje, a

očekuje se porast od preko 10 milijardi $ godišnje do 2010 godine. Najnoviji

predstavnici fotonaponske solarne industrije su i neke od vodećih svetskih naftnih i

drugih hi-tek kompanija - BP Amoco, Shell, Kyocera, Mitsubishi, Sanyo i Sharp).

Očekuje se da će krajem 2002 godine ukupni instalirani fotonaponski kapaciteti širom

sveta biti blizu 3 GW. Pre destak godina očekivalo se da će dve najperspektivnije

primene fotonaponskih sistema biti u

sektoru velikih elektrana snage nekoliko megavata, povezanih sa distributivnom

mrežom, ili u formi primene u desetak miliona kućnih solarnih sistema u zemljama u

razvoju. Meñutim slika je danas sasvim drugačija i tržištem dominiraju urbani

(rezidencijalni) fotonaponski sistemi povezani sa elektro-distributivnom mrežom.

Ilustracija ovog trenda u svetu tokom 2002 godine prikazana je naslici.

Predviña se da će rezidencijalni sistemi povezani na elektro-distributivne mreže ostati

glavni deo tržišta do 2010 godine, a u periodu od 2000 do 2005 godine očekuje se

najveći relativni porast od 50% godišnje u broju umreženih solarnih elektrana.

Štaviše, studije Evropske fotonaponske industrijske asocijacije (EPIA) i organizacije

Greenpeace predviñaju da će polovina od 207 GW kapaciteta u 2020, biti sistemi

povezani za elektro-distributivnu mrežu, od kojih će 80% biti instalirani u

rezidencijalnim zgradama. Fotonaponska industrija je sve prisutnija u nacionalnim

energetskim strategijama sve većeg broja zemalja. Japansko Ministarstvo za

- 17 -

ekonomiju, trgovinu i industriju (METI), planira da instalira fotonaponske sisteme

snage skoro 5 GW do 2020 godine, a predviña se da do 2030 ovi kapaciteti porastu na

82.8 GW. Očekuje se da se u toku istog perioda cena sistema snage 3 kW smanji sa

$3/W na $1.5/W. Nemačka pruža ilustrativni primer usvajanjem dalekosežnog zakona

o obnovljivoj energiji po kome se počevši od 1. januara 2000. godine vlasnicima

umreženih fotonaponskih sistema ispaćuje nadoknada od 0.51 evra (originalno 99

pfeninga) po svakom kilovat-času generisane energije, u toku celog veka trajanja

fotonaponske instalacije. Svake godine, u toku eksploatacije solarne opreme, cena

nadokanade će se postepeno smanjivati sve dok ukupni kapaciteti ne dostignu

vrednost od 1000 MW (ova vrednost je povećana sa 350 MW sredinom

2002 godine). Pokazalo se da je ovakav prilaz imao snažan podsticaj za povećanje

broja instaliranih fotonaponskih sistema širom Nemačke. Cilj Evropske unije je da do

2010 godine ukupni kapacitet instaliranih fotonaponskih sistema dostigne 3 GW, a

EPIA potvrñuje da se ovaj cilj može ostvariti pod uslovom da se cene modula smanje

ispod 2€/W, što bi uslovilo da cene gotovih sistema budu izmeñu 2.75 i 3 €/W do

kraja istog perioda. Od 1995 godine američka industrija fotonaponskih sistema

pokazuje godišnji rast od 30% a ukupni instalirani kapaciteti dostižu 350 MW. Važan

podsticaj za fotonaponsko tržište učinjen je 1997. godine kada je tadašnji predsednik

Bil Klinton objavio „Inicijativu za milion solarnih krovova“, čiji je cilj smanjenje

upotrebe fosilnih goriva instaliranjem milion solarnih sistema do 2010.

- 18 -

Svetska proizvodnja fotonaponskih

sistema je u 2002. godini postigla

rekord uz porast od 43,8% u

odnosu na prethodnu godinu.

Velike multinacionalne kompanije organizuju posebne poslovne ogranke za solarne

fotonaponske sisteme (BP, Shell, itd). Sa druge strane grupe koje se bore za očuvanje

prirodne sredine, kao što je Greenpeace, aktivno promovišu primenu fotonaponskih

sistema u cilju povećanja potražnje, a smanjenja cena. Trenutno se cene solarnih

modula kreću od oko 4 do 5€/W, a kompletni sistemi se instaliraju po ceni od 4-8€/W,

u zavisnosti od tipa i veličine sistema. Uz tipičnu godišnju proizvedenu snagu izmeñu

750 kWh i 1500 kWh po instaliranom kW, dobija se cena od 20 do 40 eurocenti po

kilovat-času. Konstantan porast proizvodnih kapaciteta uz stalan napredak istraživanja

i razvoja omogućuje pouzdano predviñanje cene od 2-3€/W do 2010 godine. Očekuje

se da cena fotonaponskih sistema padne na oko l €/W, što bi značilo da je cena

fotonaponski generisane struje manja od 10 centi po kilovatčasu.

Potencijali fotonaponske tehnologije u SiCG

- 19 -

U toku 21-og veka Srbija i Crna Gora će morati da primeni mudru energetsku

strategiju koja će obuhvatati nekoliko inovativnih mera efikasnog korišćenja energije,

brz porast korišćenja obnovljivih energetskih kapaciteta i korišćenje fosilnih goriva uz

pridržavanje visokih ekoloških normi u cilju očuvanja prirodne sredine i klimatskih

uslova. Uprkos velikog dugoročnog potencijala, fotonaponska tehnologija će u

početku igrati sporednu ulogu, ali će njen doprinos konstantno rasti kako u urbanim

tako i najudaljenijim mestima u Srbiji. Procena ukazuje da instalacioni potencijali za

fotonaponske sisteme do 2010. godine iznose oko 20 MW. Brz porast fotonaponske

industrije u svetu uz porast proizvodnih kapaciteta i pozitivnu političku klimu u

zemljama kao što su Japan, Nemačka i Španija, obećavaju dobru perspektivu

fotonaponskim tehnologijama i u Srbiji. Meñutim, fotonaponska industrija zahteva

pogodne i stabilne političke uslove u Srbiji za konstantan i održiv razvoj. Brze ili

nagle promene u uslovima i iznosima subvencija te političkim stavovima mogu da

dovedu u

pitanje pozitivan razvojni trend. Uzimajući u obzir današnji značaj fotonaponske

tehnologije, njihove dugoročne potencijale i vreme potrebno da se ovakve tehnologije

razviju, razvoj i primene ovih tehnologija potpuno opravdavaju i ohrabruju državnu

podršku i subvencije. Dodajmo pri tome da fotonaponska industrija može znatno da

doprinese privredi zemlje otvaranjem novih radnih mesta, kao i malih i srednjih

preduzeća.

Mogućnosti korišćenja sunčeve toplotne energije

Kada bi samo 300.000 domaćinstava u Srbiji i Crnoj Gori imalo bar 5 m2 solarnih

kolektora za grejanje sanitarne potrošne vode ili vazduha uštedelo bi se 1.500 GWh

godišnje, što odgovara instalisanom proizvodnom kapacitetu od oko 400 MW. Takva

investicija bi se isplatila za dve godine bez ikakve potrošnje energenata. Sunčevo

zračenje na Zemlju dostiže energiju od 1000 W/m2 pri čemu korisno dozračena

energija na jedinicu površine zavisi od orijentacije i nagiba površine, od konstrukcije i

energetskih karatkeristika prijemnika sunčeve energije, doba dana, doba godine,

vremena insolacije, atmosferskih uslova i dr. Najčešće primenjivana tehnologija za

korišćenje sunčevog zračenja bazirana je na principu toplotnog dejstva sunčevog

zračenja, pri čemu se energija sunčevog zračenja transformiše u toplotu na apsorberu

prijemnika sunčeve energije (toplotni kolektori). Kod ovih tipova kolektora ostvaruje

se stepen efikasnosti transforamcije dozračene sunčeve energije u korisno odvedenu

toplotu od 35 do 55%.

- 20 -

Toplotna konverzija sunčeve energije

Sunčani kolektori mogu se podeliti na dve glavne grupe po tipu fluida koji prenosi

sunčevu energiju. To su kolektori sa tečnim fluidom i sa vazduhom. Svaka od ovih

grupa deli se na tri podgrupe odreñene po temperaturnom opsegu rada.

• Ravni niskotemperaturni

• Srednje temperaturni - sa koncentrisanjem sunčevog zračenja

• Visoko temperaturni - sa koncentrisanjem sunčevog zračenja

Ravni niskotemperaturni prijemnici su tehnički najjednostavniji sa aspekta izrade, a u

njima se ostvaruju radne temperature do 100°C (u praznom hodu i do 180°C).

Apsorber toplote je metalni ili plastični. Toplota se odvodi vazduhom, vodom ili

nekom drugom tečnošću na bazi „antifriza“ i predaje potrošaču direktno ili preko

razmenjivača toplote i grejnih tela. Kolektori se najčešće montiraju na krovu kuće i

cevima su spojeni sa vodenim rezervoarom. Radi boljeg prenosa toplote koristi se

pumpa za pokretanje fluida. Solarni kolektori bazirani na ovom principu koriste se

najviše za pripremu tople sanitarne ili tehnološke vode, u procesima sušenja raznih

poljoprivrednih proizvoda, za grejanje prostora i u drugim toplotnim procesima u

kojima se radne temperature kreću do 100°C.

Ravni niskotemperaturni prijemnici sunčeve energije

Ovaj tip solarnog kolektora sastoji se iz sledećih elemenata:

• transparenta

• apsorbera

• termičke izolacije

• kućišta

Transparent (prozirna pokrivka) ima zadatak da zatvori prostor ispred apsorbujuće

ploče čime smanjuje toplotne gubitke, a da pri tome obezbedi što bolji prodor

sunčevih zraka do apsorbujuće površine. U praksi se najčešće koristi obično

prozorsko staklo debljine 4mm, kao i kaljeno staklo debljine 5 mm, a mogu se

koristiti i providni plastični materijali debljine do 2mm kao i specijalne ultravioletno

stabilne plastične folije. U zavisnosti od otpornosti materijala na degradaciona dejstva

iz okoline, posebno na dejstvo sunčevog ultravioletnog zračenja, može se proceniti

koliko će se smanjivati svetlosna propustljivost tokom vremena eksploatacije. Solarni

kolektori sa jednostrukom prozirnom pokrivkom obično se koriste u instalacijama

grejanja sanitarne ili tehničke vode u prelaznim ili letnjim periodima kada su spoljne

temperature više. Dvostruka transparentna pokrivka obično se primenjuje kod

- 21 -

kolektora predviñenih za upotrebu pri nižim spoljašnjim temperaturama da bi se

smanjili gubici sa prednje strane kolektora. Efikasnost kolektora sa jednostrukim

zastakljenjem je zimi znatno niža od efikasnosti sa dvostrukim zastakljenjem. Leti je

razlika u efikasnosti izmeñu ova dva tipa kolektora znatno manja. Tako na primer pri

temperaturi radne tečnosti na ulazu u kolektor od 60°C (zimi kada je temperatura

okolnog vazduha 10°C i snaga sunčevog zračenja oko 600W/m2) efikasnost

posmatranog kolektora sa jednostrukim zastakljenjem je ravna nuli (neće se dogrevati

radna tečnost) dok će kolektor sa dvostrukim zastakljenjem imati efikasnost od 0,4. U

letnjem periodu ovi koeficijenti su 0,68 i 0,7. Apsorber ima zadatak da transformiše

sunčevo zračenje u toplotu i predstavlja ključni element od koga najviše zavisi

efikasnost apsorbcije sunčevog zračenja, emisija toplote u okolinu (toplotni gubitak) i

efikasnost prenosa toplote sa apsorbujuće površine na radni medijum koji hladi

apsorber. Kvalitetni apsorberi se izrañuju od bakra, aluminijuma i nerñajućih čelika.

Apsorberi od plastičnih masa spadaju u manje kvalitetne. Selektivni apsorbujući

slojevi koji se nanose hemijskim tretmanom na apsorber obezbeñuju znatno bolje

radne karakteristike (nizak koeficijent emisije zračenja), bolju energetsku efikasnost i

trajne apsorbcione karekteristike u odnosu na upotrebu crne boje za apsorbcioni sloj.

Radni medijum ili nosilac toplote u solarnom kolektoru može da bude vazduh, voda

ili tečnost na bazi „antifriza“. Termička izolacija je vrlo bitan element koji smanjuje

toplotne gubitke sa zadnje i sa bočnih strana kolektora. Kao materijal najviše se

koristi ekspandirana poliuretanska pena, jer ima stabilne mehaničke i termičke

osobine. Pored termoizolacionih karakteristika ovaj materijal i ukrućuje kućište

kolektora, a ne upija vlagu. Staklena i mineralna vuna su dosta nepogodne za

rukovanje i mogu da prime značajne količine vlage čime se smanjuje trajnost i

efikasnost kolektora. Kućište kolektora objedinjuje sve njegove elemente u jednu

funkcionalnu celinu. Izrañuje se najčešće od metala (eloksirani aluminijum), a reñe od

plastičnih materijala. Upotreba raznih gumenih ili silikonskih zaptivki je neophodna

radi smanjenja prodora hladnog vazduha i vlage u kućište. Kolektori imaju površinu

obično od 1,2 do 2 m2 bez obzira da li im je radni fluid voda ili vazduh. Debljina

kolektora sa vodom je nešto manja od onih sa vazduhom i kreće se od 60 do 100 mm.

Masa kolektora se kreće u granicama od 25 do 50 kg po jednom kvadratnom metru

prijemne površine. Integralni prijemnici sunčeve energije nastali su iz težnje da se

dobiju jednostavniji i jeftiniji solarni kolektori sa istim efektima kao i klasični tipovi.

To je ostvareno integrisanjem funkcije prijemnika solarne energije i dela

- 22 -

grañevinskog objekta (fasade ili krova), tako što se vrši direktno integrisanje

kolektora u funkcionalnu celinu sa objektom. Efekti ovakve konstrukcije su obično

dvostruki: poboljšava se termička karakteristika zida ili krova i obezbeñuje

projektovana količina energije. U tom slučaju obično je cena izrade fasade ili krova

niža jer kolektor čini spoljnu oblogu objekta. Ovaj tip gradnje obično koristi vazduh

kao radni medijum.

Solarne instalacije

Instalacije sa tečnim radnim medijumom

Kod instalacija sa tečnim radnim medijumom, nosilac toplote može da bude voda,

voda pomešana sa antifrizom ili tečnost na bazi antifiriza koja je specijalno razvijena

za primenu u solarnim instalacijama. U ovakvoj instalaciji tečnost koja se zagrejala

potiskuje se centrifugalnom pumpom ka razmenjivaču toplote. U njemu se greje

potrošna sanitarna ili tehnološka voda. Izmenjivač se može napraviti i sa većom

količinom vode tako da se u njemu istovremeno vrši razmena i akumulacija toplote.

Kod većih instalacija izmenjivač i skladište toplote su obično razdvojeni.

Kompaktni solarni bojleri

Solarni kolektor u kombinaciji sa termoizolovanim rezervoarom - bojlerom zapremine

oko

100 do 200 litara čini kompaktnu jedinicu za grejanje vode. U bojler se ugrañuje i

električni

grejač čime se dobija stabilnije snabdevanje toplom vodom. Solarni kolektor i

- 23 -

bojler se nalaze na zajedničkom postolju tako da se uz minimum instalacija dobija

jeftin

i pouzdan sistem. Ovakav način grejanja vode primenjuje se najčešće u predelima gde

su

zime blaže da ne bi došlo do zamrzavanja vode.

Instalacije sa vazduhom kao radnim medijumom

Kod solarnih instalacija sa vazduhom kao nosiocem toplote, obično se zagrejan

vazduh iz kolektora dejstvom ventilatora potiskuje kroz kanalski razvod do grejane

prostorije. Ukoliko se u prostorijama vazduh ne zagañuje onda se tako rashlañeni

vazduh ponovo potiskuje u solarni kolektor na dogrevanje. Kada je u pitanju

instalacija kod koje postoji mogućnost da se promeni kvalitet vazduha (čestice prašine

ili vlaga u slučaju sušara) potrebno je primeniti otvoreni sistem. U njemu vazduh iz

spoljašnje sredine ulazi u sunčani kolektor, a iz grejane prostorije se odvodi napolje u

atmosferu zajedno sa značajnom količinom toplote. Kod složenijih sistema energetski

efekti se mogu povećati ugradnjom razmenjivača toplote tipa vazduh - vazduh uz

znatno povećanje cene tako izgrañenog sistema. Skladište toplote obično se formira

ispod površine zemlje (najčešće ispod grejanog objekta) u termoizlovanom prostoru

- 24 -

popunjenom nekim čvrstim materijalom sa što boljom toplotnom kapacitivnošću.

Najčešće se primenjuje lomljeni kamen, a mogu se koristiti i staklene boce napunjene

vodom.

Grejanje prostorija

U našem podneblju ukupno energetsko dejstvo sunčevog zračenja zimi je manje od

letnjeg, ali je još uvek dovoljno efikasno za korišćenje. Tako na primer iz

komercijalnih tipova solarnih kolektora može se u grejnoj sezoni dobiti - po jednom

kvadratnom metru u jednom danu - energija koja se kreće (u zavisnosti od meseca u

godini i lokacije potrošača) od 1,2 do 3kWh. To znači da prijemnik sunčeve energije

može u toku jednog meseca da preda nekom potrošaču toplotu od 36 do 90 kWh sa

jednog kvadratnog metra kolektora. Pošto se temperatura radnog fluida pri

preporučenim brzinama strujanja u toku zimskog perioda kreće od 40 do 60°C, jasno

je da ove temperature nisu dovoljne za centralno toplovodno grejanje. Meñutim, u

prelaznim periodima sa spoljnim tempraturama oko 0°C ovaj način grejanja postaje

efikasan, jer tada kotlovske instalacije rade sa temperaturama od oko 60°C. Ukoliko

se u sistemu toplovodnog grejanja primenjuje podno grejanje, koje radi sa nižim

temperaturama efekti su još bolji. Najbolji efekti se ostvarju primenom vazdušnog

sistema grejanja.Energetski efekti solarnih sistema pri grejanju kuća ili stanova zavise

od više faktora, meñu kojima ispravno i optimalno projektovanje ima prvorazrednu

ulogu. Termičke karakteristike grejanog objekta direktno utiču na veličinu toplotnih

gubitaka, a time i na potrebe za toplotnom energijom. Na taj način se dolazi do toga

da je dobra toplotna izolacija ključni element u uštedi energije i da je to najbolji i

najekonomičniji način za jednu siromašnu zemlju da popravi svoju energetsku

situaciju. Pogotovo ako se uzme u obzir da je kod nas normalna, a cenom i

stimulisana, pojava grejanja električnom energijom. To je jedan od najneracionalnijih

načina grejanja gledano sa aspekta cele države.

Nivo potrebnih ulaganja u solarne instalacije za domaćinstva

Grejanje sanitarne vode

Potrebna ulaganja: 15 - 25 EUR/m2, odnosno 900 do 1.500 EUR/domaćinstvu

Napomena: Manje vrednosti se odnose na jeftinije solarne kolektore i jednostavnije

instalacije. Veće vrednosti se odnose na skuplje sisteme sa složenijim instalacijama sa

- 25 -

razmenjivačem toplote, sistemom za prinudnu cirkulaciju i automatikom za regulaciju

rada.

U Evropi je tokom 2002. instalirano 1,19 miliona m2 solarnih termičkih kolektora

tako da je ukupna procena da ih u Evropi sada ima oko 13 miliona m2.

Efekti: Grejanje potrošne sanitarne vode u periodu od aprila do oktobra pokriva 80%

potreba za energijom. U periodu od oktobra do aprila ova pokrivenost je oko 30%.

Grejanje prostora

Uslovi za obezbeñivanje grejanja stambenog prostora su složeniji, a investiciona

ulaganja veća. Ukoliko se pravi nov objekat u kome je predviñeno solarno grejanje

prostora efekti su najbolji uz minimalnu cenu. Adaptacija već izgrañenih objekata je

složeniji postupak sa većim troškovima. Potrebna ulaganja: 50 – 100 EUR/m2,

odnosno oko 3.000 do 6.000 EUR/domaćinstvu Napomena: Manje vrednosti se

odnose na stanove i kuće sa boljim termičkim karakteristikama zidova i manjim

toplotnim gubicima kroz procepe; boljim mogućnostima aplikacije integralnih

solarnih kolektora; boljim rasporedom prostorija i prozira na objektu kao i boljom

orijentacijom prijemne površine objekta.

Efekti: Optimalnom instalacijom i veličinom solarnih kolektora omogućuje se kod

standardno

izgrañenih objekata pokrivenost potreba grejanja od 50 do 60% tokom cele godine.

Potencijal Srbije i Crne Gore u primeni toplotnih kolektora

Energetski potencijal je zadovoljavajući na celoj teritoriji Srbije i moguće je efikasno

korišćenje termičkog dejstva sunčevog zračenja. U prethodnom dugom periodu ovaj

prirodni, ekološki i ekonomski najpovoljniji vid korišćenja energije nije mogao da se

primenjuje jer nije postojala nikakva stimulacija stanovništva. Sada kada se

nedostatak energije u čitavom sveti drastično oseća i kada cena struje u Srbiji raste

kako bi dostigla cene u Evropskoj Uniji čista ekonomska računica će dovesti do

upotrebe najracionalnijih izvora energije. Stimulacija države u obliku poreskih

olakšica za instaliranu opremu sigurno bi se višestruko isplatila u poreñenju sa novim

investicijama u elektroprivredu koje nas očekuju. Takoñe u poreñenju sa dobijanjem

energije iz fotonaponskih ćelija ili vetrogeneratora upotreba solarnih kolektora je

najekonomičnija u sadašnjem trenutku i može se primenjivati od individualnih

korisnika do većih sistema. Ekonomski i ekološki razlozi dovode do ulaganja u

istraživačke i razvojne projekte koji svojim rezultatima pokreću investicije u

proizvodnji opreme za eksploataciju energije. Apsurdno je da siromašne zemlje koje

- 26 -

skupo plaćaju uvozne energente i opremu za proizvodnju energije ne učine napor da

na bazi ekonomskih računica krenu u razvoj i proizvodnju onoga što je najpogodnije.

To ukazuje na odnos vlasti prema svojoj zemlji, energetskim resursima i planiranju.

Energija Vetra

Prvi vetrogenerator u Srbiji Firma Nipon-Komerc iz Beograda

instalirala je i 9. oktobra 2003. godine povezala na električnu mrežu prvi

vetrogenerator u Srbiji. Snaga generatora je 11 kW, a prečnik elise je 13 m.

Proizvoñač vetrogeneratora je danska firma Gaia Wind.

Energija vetra

Energija sadržana u kretanju vazdušnih masa - vetru - oduvek je pobuñivala pažnju

istraživača koji su želeli da je korisno upotrebe. Jedra, a kasnije i vetrenjače bili su

jedini način za pretvaranje energije vetra u mehanički rad. Od svih izazova koji stoje

danas na raspolaganju savremenom čoveku postoji jedan koji pleni svojom

uzvišenoću i snagom. To je trka oko sveta. Pored svih mogućih prevoznih sredstava

jedino se u jedrenju odrzavaju trke oko sveta što na slikovit način govori o moći vetra.

Sada, a i u budućnosti energija vetra se pokazala kao najozbiljniji obnovljiv izvor

energije pri dostignutom razvoju tehnologije.

Osnovni razlozi za to su:

• neizmerna količina energije

• mogućnost pretvaranja u električnu energiju

pomoću vetrogeneratora

• pad cena vetrogeneratora i prateće opreme

srazmerno sve većoj upotrebi energije vetra

• ekološki potpuno čist način pretvaranja energije

• mala zauzetost zemljišta

Energetske krize, smanjenje zaliha fosilnih goriva i enormno zagañivanje planete

uticali su da se industrija za proizvodnju vetrogeneratora (VTG) poslednjih 30 godina

- 27 -

razvijala u svetu skoro istom dinamikom kao i industrija računarske opreme, a danas

se smatra vrlo stabilnom i perspektivnom.

Po predviñanjima mnogobrojnih eksperata, očekuje se dalji intenzivan rast

instalisanih kapaciteta, a trendovi daljeg povećanja ekonomičnosti, kao i sve ozbiljnije

pogoršanje stanja životne sredine, potvrñuju takve pretpostavke. Do kraja 2001.

godine u svetu je instalisano 56.000 vetrogeneratora sa kapacitetom od 25 GW. Prošle

godine je povećanje kapaciteta iznosilo 52%. Nemačko tržište ima i dalje najveći

udeo, tržište SAD drži drugo, a Španija je došla na treće mesto.

Energetski deficit i neminovnost upotrebe ekološki čistih izvora energije primoraće i

Srbiju i Crnu Goru da počne da investira u razvoj i eksploataciju energije vetra.

Tehnologija korišćenja energije vetra

Pretvaranje energije vetra u elektičnu energiju vrši se pomoću vetrogeneratora.

Vetrogenerator pretvara kinetičku energiju vazduha koji se kreće (vetra) pomoću

lopatica rotora (elise), prenosnog mehanizma i elektrogeneratora u električnu energiju.

Energija dobijena iz vetra zavisi od srednje brzine vetra i to tako što je proporcionalna

trećem stepenu brzine vetra. Vetrogenerator ne može da transformiše celokupnu

kinetičku energiju vetra koji struji kroz površinu koju obuhvataju kraci rotora. Albert

Dec je 1919. godne dokazao da se maksimalno 59% ukupne kinetičke energije vetra

može pretvoriti u mehaničku energiju rotora vetrogeneratora. Proizvoñači

vetrogeneratora uglavnom daju krivu izlazne snage u zavisnosti od brzine vetra kao

što se vidi na slici.

- 28 -

Moderni vetrogeneratori počinju da proizvode električnu energiju već pri brzini vetra

od 2,5 m/s, a zaustavljaju se iz bezbednosnih razloga pri brzini od 25 m/s.

Vetrogenerator može da obezbedi ekonomičnu proizvodnju struje ukoliko je srednja

godišnja brzina vetra veća od 6m/s. Usled trenja izmeñu struje vazduha i tla, kao i

unutrašnjeg viskoznog trenja brzina vetra

raste sa povećanjem visine iznad tla. Jasno je da na profil brzine vetra utiče hrapavost

terena, prisustvo prirodnih i veštačkih prepreka kao i drugi topografski elementi.

Pošto se ovi parametri razlikuju od lokacije do lokacije potrebno je prilikom izbora

lokacije voditi računa da se dosegne što povoljnija srednja godišnja brzina vetra. Od

toga direktno zavisi količina proizvedene električne energije. Čak i male greške u

odabiru najpovoljnije lokacije u dugogodišnjem bilansu proizvodnje daju značajna

umanjenja isplativosti investicije.

Mali i vrlo mali vetrogeneratori snage do 3 kW prave se direktnim povezivanjem elise

i elektrogeneratora bez prenosnog mehanizma (reduktora) čime im se smanjuje cena.

Mali vetrogeneratori namenjeni su individualnoj upotrebi i najčešće služe za punjenje

akumulatora tamo gde ne postoji električna mreža, a energija se obično koristi za

osvetljenje i TV prijemnik. Vetrogeneratori srednjih snaga do nekoliko desetina

kilovata daju trofaznu struju i obično se priključuju na niskonaponsku distributivnu

mrežu. Na izlazu vetrogeneratora dobija se naizmenična trofazna struja napona 690 V

i frekvencije 50/60 Hz. Pomoću transformatora se napon podiže na 10 - 30 kV što

odgovara naponu srednjenaponskih mreža. Svi vetrogeneratori većeg kapaciteta (od

- 29 -

10 kW do 3 MW) koriste se kao elektrane, što znači da proizvedenu energiju predaju

elektroenergetskom sistemu. Najčešće primenjivani moderni vetrogeneratori su

kapaciteta od 500 kW do 3 MW mada se grade i veći. Najekonomičnija primena

vetrogeneratora je njihovo udruživanje na pogodnim lokacijama u takozvanu farmu

vetrenjača. Takva elektrana može da ima kapacitet od nekoliko MW do nekoliko

stotina MW koji obezbeñuje više desetina vetrogeneratora.

Ekonomičnost korišćenja energije vetra

Na osnovu dosadašnjih iskustava u gradnji vetrogeneratora došlo se do orijentacione

vrednosti investicija od oko 700 do 1000 € po instalisanom kW. Vetrogeneratori, a

samim tim i farme vetrenjača su znatno pojeftinili u poslednjih desetak godina i ta

tendencija će se i dalje nastaviti. Na taj način je i cena električne energije dobijene iz

vetrogeneratora drastično smanjena. Na to je dodatno uticalo i smanjenje operativnih

troškova i rast efikasnosti i pouzdanosti. U SAD u državi Ajova počeo je sa

realizacijom projekat izgradnje farme vetrenjača snage od 310MW koja će se sastojati

od 180 do 200 vetrogeneratora snage od 1,5 do 1,65 MW. Obzirom da kod korišćenja

energije vetra, kao i kod mnogih drugih obnovljivih izvora energije, nema troškova

goriva, posle investicione izgradnje jedini troškovi su operativni i troškovi

održavanja. Investicioni troškovi se kreću od 75% do 90% ukupnih troškova.

Investicioni troškovi su troškovi izgradnje vetrogeneratora ili farme vetrenjača,

uključujući troškove izgradnje pristupnih puteva ukoliko je potrebno i troškove

priključivanja na elektroenergetski sistem. Obično su lokacije sa povoljnim uslovima

za gradnju farme vetrenjača udaljene od drumskih i energetskih magistrala i to

povezivanje utiče na povećanje investicionih troškova. Cena vetrogeneratora se kreće

od 600 do 900 € po instalisanom kW. Sa povećanjem brzine vetra raste koeficijent

korisnog dejstva što postavlja zahtev za podizanjem visokih stubova. Finansijski

efekti u značajnoj meri utiču na odluku o investiranju u proizvodnju električne

energije pomoću vetrogeneratora. Iako cena električne energije iz vetra zavisi od

raznih institucionalnih faktora, referentne vrednosti se mogu izračunati primenom

preporučene prakse za proračun cena električne energije, od strane Meñunarodne

agencije za energiju. Zbog širokog opsega kamatnih stopa mora se izračunati visoka,

srednja i niska cena električne energije. Osnovne pretpostavke su date u tabeli a

podaci se odnose na klasu vetrogeneratora kapaciteta 600 - 750 kW. U kalkulaciju se

ušlo sa pretpostavljenim rastom investicionih troškova od 8% po priraštaju brzine

- 30 -

vetra za svaki m/s, iznad 7 m/s. Količina godišnje proizvodnje električne energije

redukovana je za gubitak od 10%, iako, zbog visokog stepena

pouzdanosti od 98%, stvarni gubici mogu biti i manji.

Dobijene cene su date u dijagramu gde se može videti da pri brzini od 6 m/s, cena

varira u opsegu od 0,045 do 0,09 €/kWh. Državna podrška proizvodnji nuklearne

energije i proizvodnji uglja širom Evrope i Amerike čine da se troškovi električne

energije dobijene iz ovih izvora prikazju manjim od realnih. Takoñe, energija iz

vetrogeneratora se obično proizvodi bliže potrošačima čime se smanjuju gubici u

prenosu električne energije i ovako dobijena energija ima povećanu konkurentnost.

Prilikom razmatranja cene električne energije iz vetrogeneratora treba razmotriti i

uticaj eksternih troškova. Eksterne troškove je teže kvantifikovati ali su oni vrlo realni

i mogu se podeliti u tri kategorije:

• Skriveni troškovi koje snose vlade, uključujući subvencije industriji za proizvodnju

električne energije i istraživačke i razvojne troškove, porezi, oslobañanja od poreza,

• Troškovi nastali usled emisije štetnih gasova (ne uključujući CO2) koji utiču na

zdravlje

- 31 -

i životnu sredinu,

• Troškovi globalnog zagrevanja koji se pripisuju emisiji CO2.

Opšte prihvaćeno mišljenje je, da je cena električne energije dobijene od vetra padala

mnogo brže od cena dobijenih iz drugih izvora, kao i da će se taj trend u budućnosti i

nastaviti. Faktori koji izazivaju permanentni pad cena vetrogeneratorskih sistema su:

• trend izgradnje većih turbina

• opadanje infrastrukturnih troškova

• povećanje efikasnosti vetrogeneratora

• smanjenje troškova sirovina od kojih se

izrañuju vetrogeneratori.

Uticaj vetrogeneratora na životnu sredinu

Energetika je jedan od najvećih globalnih zagañivača, gledano kroz emisiju

zagañujućih materija i otpad koji se stvara kao posledica proizvodnje. Štetni uticaji na

životnu sredinu od proizvodnje električne energije, mogu se podeliti na tri grupe:

• emisija štetnih gasova (bez emisije CO2)

• emisija CO2

• otpad koji nastaje u procesu proizvodnje (radioaktivni,pepeo, gips, ulja)

Narastanje brige o zaštiti životne sredine, postaje svetski pokret. Rezultat delovanja

ogleda se konkretnim aktivnostima na globalnom nivou: borba protiv zagañenja,

borba protiv globalnog

zagrevanja i klimatskih promena, borba za racionalnije korišćenje resursa. Prilikom

planiranja novih kapaciteta, mnoge energetske kompanije se odlučuju za farme

vetrenjača zbog toga što njihova primena ima ekonomskog i ekološkog smisla.

Evropska Unija je zbog izgradnje vetrogeneratorskih kapaciteta intenzivnije od

očekivane uradila reviziju strategije čime je povećala cilj sa 20.000 na 40.000 MW

instalisane snage vetrogeneratora do 2010. godne. Svaki kWh proizveden obnovljivim

izvorima energije, zamenjuje isti koji bi s druge strane trebao da bude proizveden u

elektranama na fosilno gorivo, što ima za posledicu redukciju negativnih uticaja na

životnu sredinu, a naročito emisije CO2 u atmosferu. Meñu svim obnovljivim

izvorima energije, energija vetra je rangirana kao jedna od najjeftinijih opcija za

smanjenje emisije CO2, ali i emisije drugih zagañujućih materija. Moderni

vetrogenerator od 600 kW će tokom svog radnog veka na prosečnoj lokaciji, u

zavisnosti od vetrovitosti mesta i stepena iskorišćenja kapaciteta, sprečiti emisiju za

otprilike 20.000 do 36.000 tona zagañujućih materija. Radi sticanja relativnih odnosa,

- 32 -

predstavljen je u tabeli primer procenjenog smanjenja emisije zagañujućih materija u

decembru 1997. godine, na nivou EU.

Negativni trendovi u korišćenju fosilnih goriva nameću značajna istraživanja u cilju

iznalaženja efikasnih načina korišćenja obnovljivih izvora energije. Energija vetra,

već pri sadašnjem stanju tehnologije, zbog neiscrpnosti vetra i široke

rasprostranjenosti na svim svetskim meridijanima, može značajno doprineti stabilnosti

i raznolikosti u energetskom snabdevanju, uz istovremeno smanjenje štetnih

atmosferskih emisija. Urbanizacija, otpad, zagañenje tla su faktori koji bitno

aktuelizuju problem očuvanja poljoprivrednog zemljišta. Stoga pri valorizaciji neke

tehnologije nije nebitan parametar neophodno zaposednuto zemljište. Termoelektrane

zaposedaju velike površine zemljišta (za objekte, deponiju pepela). Površina se znatno

uvećava kada se uključe površine zaposednute površinskim kopovima uglja,

odlagalištima jalovine i transportnim putevima. Kod hidroelektrana, velike površine

zemljišta, često najplodnijeg, potapaju se i bivaju izgubljene za poljoprivredu. Farme

vetrenjača su izuzetno ekonomične po pitanju iskorišćenja zemljišta. Veći deo

zaposednutog zemljišta na kome je izgrañena farma (oko99%) može se za vreme

eksploatacije koristiti za poljoprivredu. Negativni uticaji vetrogeneratora na životnu

sredinu postoje ali su ti uticaji zanemarljivi u poreñenju sa pozitivnim elementima.

Takoñe u toj proceni postoje subjektivni elementi, neinformisanost kao i loša

interpretacija.

Evropska asocijacija za energiju vetra (EWEA - European Wind Energy Association)

je na junskoj konferenciji 2003. godine revidirala ciljeve u primeni energije vetra.

1997. EWEA je planirala da do 2010. godine u Evropi bude instalirano

vetrogeneratora kapaciteta 40.000 MW, a do 2020. godine 100.000 MW. Novi

planovi su da se do 2010. godine instalira 75.000 MW, a do 2020. godine 180.000

MW.

- 33 -

Vizuelni efekat, buka, ometanje radio telekomunikacija i uticaj na ptice su relativno

beznačajne negativne karakteristike vetrogeneratora i mogu se lako izbeći ili umanjiti.

Energetske potrebe Srbije i Crne Gore

Da bi se dao odgovor na pitanje o količini kvalitetnog vetra koji bi se mogao na

ekonomski isplativ način konvertovati u električnu energiju, potrebno je, pored

karakteristika vetra, voditi računa o: rezervama fosilnih goriva, ceni električne

energije iz fosilnih goriva, očuvanju životne sredine, količinama naftnih derivata i

gasa koje uvozi naša zemlja, trendu rasta i strukturi potrošnje energije i slično.

Ukupna raspoloživa snaga na pragu elektrana u elektroenergetskim sistemima Srbije i

Crne Gore iznosi oko 9 GW, pri čemu 66,7% čine termoelektrane. Godišnja

proizvodnja električne energije u SCG je u toku 2002. godine iznosila oko 35 TWh.

Na osnovu ovih podataka se izračunava da je srednji faktor iskorišćenja proizvodnih

kapaciteta u SCG 47%. Prosečni faktor iskorišćenja kapaciteta vetrogeneratora je u

opsegu 20% do 40%, zavisno od stabilnosti vetra, sposobnosti mreže da preuzme

električnu energiju i od drugih meteoroloških i tehničkih parametara. Ovo znači da

objektivno 1 MW proizvodnih kapaciteta u prosečnom vetrogeneratoru u

kvantitativnom energetskom smislu odgovara oko 0,5 MW instalisanih u prosečnoj

hidro ili termoelektrani. Meñutim, energija koju proizvodi vetrogenerator je vršnog

karaktera, jer vetra prosečno najviše ima onda kada je

potrošnja najveća, što znači da kvalitativno energiju vetra treba valorizovati sa oko

20% u odnosu na energiju koju generišu termoelektrane što svakako treba imati u vidu

pri formiranju cene električne energije proizvedene u vetrogeneratorima. I pored

preduzetih mera u pogledu povećanja energetske efikasnosti i revitalizacije

proizvodnih i prenosnih kapaciteta u EPS-u se od 1997. god. permanentno javlja

deficit u električnoj energiji. Taj deficit je u 2002. godini iznosio oko 5,5 TWh što

čini preko 10% ukupne nacionalne potrošnje, koja je u 2002. iznosila skoro 40 TWh.

Debalans u proizvodnji i potrošnji električne energije je u proteklom periodu rešavan

uvozom skupe električne energije i restriktivnim merama u isporuci električne

energije. Prevazilaženje elektoenergetske krize moglo bi se rešiti kupovinom i

montažom 2000 do 3000 vetrogeneratorskih jedinica prosečne snage 1 MW, uz uslov

da je naš tehnički iskoristiv vetropotencijal veći od 3 GW. Nemačka planira da do

2030. godine u Severnom i Baltičkom moru instalira vetrogeneratore ukupne

- 34 -

instalisane snage oko 20.000 MW. Za ostvarivanje ovih planova biće potrebno oko 20

milijardi evra! U daljem tekstu biće pokazano da Srbija i Crna Gora imaju tehnički

iskoristiv vetropotencijal u rasponu od 8 do 15 GW što je znatno više od našeg

trenutnog deficita u električnoj energiji. Ako se uzme u obzir i rast potreba za

električnom energijom srazmeran pretpostavljenom privrednom rastu, dolazi se do

imperativnog zahteva za aktiviranjem vetro potencijala.

Model za procenu vetroenergetskog resursa

U Srbiji i Crnoj Gori nisu sprovedena opsežnija namenska merenja vetra u cilju

odreñivanja globalnog vetropotencijala. Na osnovu modela koji se bazirao na

iskustvenim podacima drugih zemalja korisno je analizirati trenutno stanje instalisanih

kapaciteta i procenjenog vetropotencijala u zemljama Evropske Unije. Oko 50%

vetroenergetskih kapaciteta je koncentrisano u Nemačkoj, koja je početkom 1996.

godine imala instalisano 1132 MW da bi u junu 2003. godine oko 15.000

vetrogeneratorskih jedinica ukupne instalisane snage od 12.500 MW učestvovalo sa

oko 5% u ukupnoj proizvodnji električne energije u ovoj zemlji. Vodeću ulogu u

Evropi i svetu u pogledu odnosa izgrañenih vetrogeneratorskih postrojenja prema

površini ima Danska (koja trenutno ima instalisano oko 3GW u vetrogeneratorima

koji učestvuju sa oko 20% u ukupnoj nacionalnoj proizvodnji električne energije).

Obzirom da Nemačka i Danska imaju najveće iskustvo u oblasti vetroenergetike, kao i

verifikovane procene svog globalnog vetroenergetskog potencijala kroz značajna

izgrañena vetroenergetska postrojenja, prirodno je pokušati uspostaviti odreñenu

sličnost i analogiju izmeñu njihovih vetroenergetskih potencijala i potencijala SCG.

Vetropotencijal Danske je sadržan u kopnenim i morskim priobalnim vetrovima.

Pored izgrañenih 3 GW u vetrogeneratorima, Vlada Danske je odobrila gradnju novih

4 GW do 2010. godine a dugoročni planovi (do 2020.) su izgradnja ukupno 10 GW

koji bi proizvodili oko 50% nacionalnih potreba za električnom energijom. Na osnovu

ovih planova koji se temelje na realnim vetroenergetskim resursima, može se

zaključiti da su vetroenergetski resursi Danske oko 20 GW. Ovaj podatak je potvrñen

i na internet sajtu minstarstva za energetiku Danske. Oni eksplicitno tvrde da je njihov

tehnički iskoristiv vetroenergetski potencijal: P = 20 GW = 20.000 MW, od čega je

oko 50% koncentrisano u morskim, a 50% u kopnenim vetrovima. Ovaj podatak može

se uzeti kao pouzdan jer je rezultat dugogodišnjeg iskustva i opsežnih merenja koja su

korigovana na osnovu praktičnih iskustava. Analizirajući mapu vetrova SCG koju je

formirao hidrometeorološki zavod bivše SFRJ vetrovi u SCG su slabiji nego u

- 35 -

Danskoj tako da iako imamo skoro dvostuko veću površinu može se proceniti da je

tehnički iskoristiv vetropotencijal na kopnu SCG oko: P = 20 GW= 20.000 MW.

Ministarstvo za ekonomiju Nemačke je u studiji o vetroenergetskom potencijalu

kopnenih vetrova u Nemačkoj iznelo podatak da je ukupni iskoristivi vetropotencijal

kopnenih vetrova u Nemačkoj oko 64.000 MW instalisane snage vetrogeneratora.

Analizirajući vetrove Nemačke i SCG može se konstatovati da su intenziteti srednjih

godišnjih brzina vetrova jako slični. Pod pretpostavkom da su brzine vetrova u SCG

10 do 20% manje nego u Nemačkoj, može se usvojiti da je vetroenergetski potencijal

manji za 40% što uzimanjem u obzir i površine SCG dovodi do vrednosti od: P = 11

GW = 11.000MW. Dakle, na osnovu uporednih analiza može se zaključiti da je

globalni tehnički iskoristiv vetroenergetski potencijal u Srbiji i Crnoj Gori: P = [8

÷15] GW = [8.000 ÷ 15.000] MW, odnosno, ako bi vetrogeneratori radili sa faktorom

iskorišćenja od 20% mogli bi proizvesti električnu energiju od 17.500 GWh/god. ili

17,5 TWh/god. Osnovni tehnički problem integracije vetrogeneratora u

elektroenergetski sistem je sadržan u samoj prirodi vetra. Vetar kao stohastički izvor

ima mali stepen kompatibilnosti pa se javljaju problemi u planiranju i regulaciji

elektroenergetskih sistema koji imaju veliko procentualno učešće vetrogeneratora u

ukupnoj proizvodnji električne energije. Prema studijama koje su se bavile analizom

maksimalnog učešća vetrogeneratora u ukupnoj proizvodnji prosečnog EPS-a ,

pokazalo se da je tehnički maksimum učešća vetrogeneratora u ukupnoj globalnoj

proizvodnji električne energije oko 20%. Ovaj stepen participacije vetrogeneratora

podrazumeva postojeće konfiguracije elektrenergetskih sistema. Pojačanjem

interkonekcije i izgradnjom akumulacionih sistema ovaj procenat se može povećati.

Elektroenergetski sistemi SCG su strukturno povoljni za integraciju vetrogeneratora.

Postojanje reverzibilne hidrolektrane Bajina Bašta omogućava preuzimanje viška

električne energije u uslovima pojačanog vetra odnosno proizvodnje vetrogeneratora.

Takoñe, stabilni hidropotencijali (ðerdapske hidroelektrane) mogu da obezbede

efikasnu regulacionu rezervu i time stabilan rad sistema i u uslovima velike varijacije

u proizvodnji vetrogeneratora. Dakle, postojeća struktura električnog proizvodnog

sistema u SCG omogućava uključenje vetrogeneratora u elektroenergetski sistem. Što

se tiče prenosnog sitema, on bi priključenjem vetrogeneratora bio u značajnoj meri

rasterećen jer se vetrogeneratori priključuju po pravilu na distributivne sisteme. Osim

rasterećenja bili bi smanjeni i gubici u prenosnoj mreži na račun decentralizacije

proizvodnje. Obzirom da je vetar stohastički izvor, važno je analizirati u kojoj meri se

- 36 -

poklapaju godišnje fluktuacije vetra i zahtevi potrošača za električnom energijom. Na

slikama 12 i 13 je prikazana tipična sezonska varijacija srednje brzine vetra i tipičan

dijagram potrošnje električne energije na godišnjem nivou EPS-a.

Analiza regiona u SCG pogodnih za izgradnju vetrogeneratora

U Srbiji i Crnoj Gori postoje potencijalno pogodne lokacije za izgradnju

vetrogeneratora:

1. Crnogorsko primorje, odnosno pojas morske obale od Ulcinja do Herceg Novog u

širini oko 20 km, odnosno površine od oko 1000 km2. U ovoj oblasti vetrovi su

srednje brzine veće od 7 m/s, snage 400 ÷ 600 W/m2. Na ovom prostoru je moguće

izgraditi vetrogeneratore kapaciteta od 1000 do 1500 MW. U ovom predelu postoji

dosta lokacija sa visokim grebenima i brdima na kojim srednja snaga vetra na visini

od 50 m može biti i preko 1000W/m2.

- 37 -

2. Istočni delovi Srbije - Stara Planina, Vlasina, Ozren, Rtanj, Deli Jovan, Crni Vrh

itd. U ovim regionima postoje lokacije čija je srednja brzina vetra preko 6 m/s. Ova

oblast prostorno pokriva oko 2000 km2 i u njoj bi se perspektivno moglo izgraditi oko

2000 MW instalisane snage vetrogeneratora.

3. Zlatibor, Žabljak, Bjelasica, Kopaonik, Divčibare su planinske oblasti gde bi se

merenjem mogle utvrditi pogodne mikrolokacije za izgradnju vetrogeneratora.

4. Panonska nizija, severno od Dunava je takoñe bogata vetrom. Ova oblast pokriva

oko 2000 km2 i pogodna je za izgradnju vetrogeneratora jer je izgrañena putna

infrastruktura, postoji električna mreža, blizina velikih centara potrošnje električne

energije i slično. U perspektivi bi se u ovoj oblasti moglo instalirati oko 1500 do 2000

MW vetrogeneratorskih proizvodnih kapaciteta.

Zaključak:

U proizvodnji električne energije nijedan izvor energije nije imao tako dinamičnu

ekspanziju u poslednjih dvadesetak godina. Savremeni verogeneratori dostižu snagu

od 5 MW i više, a po ekonomičnosti su izjednačeni sa klasičnim izvorima energije.

Konkurentnost im se značajno povećava pogotovo kada se u poreñenja uvrsti uticaj na

životnu okolinu. U narednom periodu može se očekivati da će energija vetra kao

najznačajniji obnovljiv izvor zauzeti značajno mesto u ukupnom svetskom

energetskom bilansu. Za Srbiju je primena obnovljivih izova energije primarni cilj

oko koga treba da se okupe stratezi energetskog razvoja, političari i stručnjaci. Pri

sadašnjem konstantnom deficitu električne energije najbrži put u praćenju potrošnje

energije je štednja i gradnja postrojenja za eksploataciju obnovljivih izvora energije.

- 38 -

Hidroelektri čna energija

Hidroenergetski potencijal vodotokova predstavljao je vekovima važan izvor energije,

a tragovi korišćenja vodotokova mogu se pratiti još od drevnog Egipta, Persije i Kine,

gde su korišćeni za navodnjavanje kao i za mlevenje zrnevlja i pravljenje brašna. Na

kraju devetnaestog i početkom dvadesetog veka osnovni cilj razvoja hidroenergije bio

je mehaničko pokretanje mašina korišćenjem kaiševa, konopaca i prenosnih

zupčanika. U ranoj fazi eksploatacije hidroenergetskih potencijala generisana

električna energija retko je prelazila nekoliko stotina kilovata. Čak i danas

hidroenergija predstavlja važan izvor električne energije u svim krajevima sveta.

Veliki napredak je učinjen u razvoju i poboljšanju opreme u cilju zadovoljavanja sve

kompleksnijih zahteva koje postavlja rad i održavanje sve većih hidroelektrana, tako

da danas hidroelektrične instalacije služe milionima ljudi širom sveta. Povećanje cene

nafte u svim zemljama i povećana zabrinutost o negativnim uticajima sagorevanja

uglja, nuklearne energije, pa i velikih hidroelektrana, na prirodnu okolinu, povećali su

zanimanje za korišćenje hidroenergetskog potencijala malih vodotokova u raznim

delovima sveta. To je uslovilo razvoj modernih hidro turbina, koje mogu da rade pod

uslovima malih protoka i malih padova vodene mase. Projekti koji podrazumevaju

korišćenje hidroenergetskog potencijala malih vodotokova uključuju one instalacije

koje imaju mali pad (obično ispod 40 metara) i mali kapacitet (nominalno manje od

16 000 kW). Hidroelektrična energija se dobija kroz dve faze. U prvoj fazi

potencijalna energija vodene mase pokreće hidrauličnu turbinu i pretvara se u

mehaničku energiju, a u drugoj fazi ova mehanička energija pokreće generator koji je

pretvara u električnu energiju. Snaga generisane električne energije zavisi od protoka

vodene mase i razlike u nivou izmeñu izvora vodotoka i ispusta akumulacije (pad).

Većina hidroelektričnih instalacija zahteva izgradnju brane koja omogućava

regulaciju vodotoka, ali i povećanje pada. Vodeni rezervoar koji stvara brana može da

akumulira i reguliše vodotok i da ga pripremi za upotrebu u energetske svrhe, kao i da

služi drugim svrhama za razvoj vodenih resursa. Osnovni deo hidrocentrala je

hidromehanički sistem, koji se sastoji od turbina, uzvodnih i nizvodnih vodotokova

koji se kanališu i kontrolišu regulacijom protoka. Pored toga postoji električni sistem,

koji se sastoji od generatora, transformatora, prekidača i kontrolne opreme. Trenutni

pravac razvoja malih hidroelektrana podrazumeva da se iskoristi brana i postojeći

vodotokovi kako bi se izbegli problemi koji mogu da se jave usled promene upotrebe

vodotokova, odvodnih puteva i povećane akumulacije iza brane. Male hidroelektrane

- 39 -

pružaju odreñene prednosti u tom smislu jer je instalacija relativno mala i može da

bude i estetski i ekološki prihvatljiva. Efekti na prirodnu okolinu su zanemarljivi u

poreñenju sa sličnim efektima koje prouzrokuju velike hidroelektrane. U nekim

slučajevima brane mogu da povećaju protok održavajući dovoljnu dubinu vodotokova

koji mogu biti dovoljni za održavanje vodenog života. Izgleda da, posle mnogo

godina eksperimentalnog rada u mnogim zemljama, male hidroelektrane postaju sve

atraktivnije i ekološki prihvatljive u mnogim delovima sveta, dok je njihova cena

konkurentna novim termo i nuklearnim elektranama, a uticaj novih brana na okolinu

je minimalan u poreñenju sa velikim hidroelektričnim projektima.

Energetski potencijal malih vodotokova u Srbiji

Ukupni hidropotencijal Srbije procenjen je na oko 31.000 GWh godišnje. Veći deo

tog potencijala (oko 62%) je već iskorišćen jer je ekonomski opravdano grañenje

većih proizvodnih kapaciteta. Ostatak hidropotencijala je iskoristiv gradnjom manjih i

skupljih objekata posebno ako se računa na mini i mikro elektrane. Neke procene

potencijala malih hidroelektrana, koje uključuju mini i mikro elektrane na preko 1000

mogućih lokacija sa instalisanom jediničnom snagom ispod 10 MW, kazuju da je na

malim vodotokovima moguće ostvariti ukupnu instalisanu snagu od oko 500 MW i

proizvodnju 2.400 GWh/god. Od toga se polovina (1.200 GWh/god.) nalazi u

Užičkom, Niškom i Kragujevačkom regionu, gde može da bude korišćen u brojnim

malim postrojenjima sa ukupnom instalisanom snagom od oko 340 MW

rasporeñenom na oko 700 lokacija. Budući da je naš preostali neiskorišćeni

hidropotencijal značajnim delom u opsegu male hidroenergetike, taj deo je i posebno

izučavan. Izrañen je i katastar malih hidroelektrana za jedinične snage ispod 10 MW.

Rezultat je iskazan u ukupnoj instalisanoj snazi od 453 MW i prosečnoj proizvodnji

od 1.600 GWh/god. na oko 868 lokacija. U tabeli je prikazan raspored potencijala

malih vodotokova za jedinične snage od 90 kW do 8.500 kW, koje je moguće

izgraditi uz formiranje akumulacija za 1,2 milijardi kubnih metara vode. Danas je u

pogonu samo 31 mini hidroelektrana ukupne snage 34,654 MW i godišnje

proizvodnje od 150 GWh. Van pogona je 38 mini hidroelekrana ukupne snage od

8.667 MW i procenjene godišnje proizvodnje od 37 GWh. Ove male HE mogu se

osposobiti za pogon uz ulaganje koje je zavisno od stanja u kome se nalaze. Postoje

značajne mogućnosti ugradnje malih hidroelektrana u postojećim vodoprivrednim

objektima, koje se takoñe karakterišu znatno nižim troškovima.

- 40 -

Ukupni energetski efekti gradnje malih hidroelektrana

Sagledavajući energetske potencijale malih vodotokova i mogućnosti izgradnje malih

hidroelektrana na njima moguće je utvrditi njihove ukupne energetske efekte kako je

prikazano u tabeli 5.

Ulaganja u ove kapacitete zavisiće od državnog podsticanja gradnji energetskih

kapaciteta na bazi obnovljivih izvora energije shodno zakonskoj regulativi koja bi

trebalo da privuče kapital privatnih investitora.

Učešće malih hidroelektrana u elektroenergetskom sistemu

Elektroenergetski sistem Srbije ima na raspolaganju ukupni neto instalisani kapacitet

od 8.789W, od čega u termoelektranama 5.608 MW (63,8%) i u hidroelektranama

3.181 MW (36,2%). Ukupna godišnja proizvodnja električne energije u 2000. godini

bila je 31.564 GWh.

Ukoliko bi svi kapaciteti planiranih malih hidroelektrana bili izgrañeni, a postojeći

kapaciteti ostali nepromenjeni, relativno učešće malih hidroelektrana u ukupnoj

instalisanoj neto snazi bilo bi samo 5,3%. Meñutim, u periodu do 2010. godine računa

se na rast potrošnje i cena električne energije, što može da prouzrokuje povećanje

interesovanja privatnih investitora za gradnju novih kapaciteta. U toku je priprema

gradnje novih i povećanje snage postojećih hidroelektrana. Protočna hidroelektrana

„Brodarevo“ treba da bude u pogonu od 2008. godine, a njena predviñena instalisana

snaga je 51 MW sa prosečnom godišnjom proizvodnjom od 190 GWh. U gornjem

toku Ibra gradiće se elektrana „Ribarići“ snage 46,7 MW i proizvodnje od

76GWh/god. Na još nekoliko objekata će se izvršiti povećanje instalisane snage ili

povećanje dotoka i akumulacija vode. Priprema i gradnja hidroelektrana je dug

proces, a investiciona sposobnost privatnih investitora neće brzo rasti pa se očekuje da

u sledećih desetak godina bude realizovano maksimum polovina potencijala malih

- 41 -

vodotokova. Na manje interesovanje za male hidroelektrane utiče i to što postoji

značajan deo neiskorišćenog hidropotencijala za gradnju većih kapaciteta koji su

specifično jeftiniji. Na taj način relativno učešće malih hidroelektrana bi bilo još

manje, tim pre što se do 2010. godine računa na puštanje u pogon novih kapaciteta

termoelektrana preko 1.000MW da bi se domaćom proizvodnjom mogla podmiriti

potrošnja i izbegao uvoz električne energije. Meñutim, iako manje značajan u

energetskom smislu, značaj malih hidroelektrana je strateški mnogo veći, kako sa

stanovišta sigurnosti snabdevanja lokalnih potrošača električnom energijom

proizvedenom iz obnovljivih izvora koji ne ugrožavaju životnu sredinu za razliku od

velikih sistemskih termoelektrana na ugalj, tako još više sa stanovišta zapošljavanja

domaćih kapaciteta za proizvodnju opreme i izvoñenje radova.

Ukupni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana u Srbiji

Investicije i direktni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana

Energetski značaj procene registrovanog hidropotencijala vodotokova na teritoriji

Srbije ukazuje da je moguće izgraditi 867 malih hidroelektrana ukupne instalisane sna

ge 453 MW i godišnje proizvodnje od 1.600 GWh. Za ovaj obim proizvodnje

električne energije u termoelektranama bi trebalo da se utroši 2,3 miliona tona lignita

ili 400.000m3 prirodnog gasa iz uvoza. Male hidroelektrane bi ovako gledano

uštedele godišnje oko 52 miliona USD. Da bi se ostvario ovako ambiciozan plan

potrebno je za svaku pojedinačnu lokaciju nužno raspolagati odgovarajućom

tehničkom dokumentacijom koja obuhvata detaljnu analizu svih karakteristika, kako

bi bio obezbeñen najbolji izbor agregata, mašinske i elektro opreme. Na taj način bi se

dobio najbolji odnos ulaganja sredstava u opremu i grañevinske radove. Takva

dokumentacija za sada ne postoji za ove objekte pa je zbog toga teško proceniti

mogućnost investiranja.

Indirektni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana

Polazeći od toga da za pogon koristi obnovljiv izvor energije, svaka, pa i mala

hidroelektrana zamenjuje potrošnju uglja (oko 1,4 kg po svakom kWh proizvedne

električne energije) ili prirodnog gasa, te je u funkciji održivog razvoja ne samo u

pogledu očuvanja postojećih prirodnih resursa, već i u pogledu zaštite životne sredine

od emisije oksida sumpora i azota i oksida ugljenika. Ovi gasovi sa efektom staklene

bašte izazivaju globalno zagrevanje i prete da izazovu nepovratni proces promene

klime na Zemlji. Značajni ekonomski efekti gradnje malih hidroelektrana mogu

nastati i zbog relativno velikog domaćeg učešća radne snage i industrije, praktično bez

- 42 -

uvoza opreme iz inostranstva. Domaće učešće u ovakvim malim projektima je mnogo

verovatnije i veće nego što je u slučaju velikih postrojenja.

Dinamika i efekti gradnje malih hidroelektrana

Ekonomska situacija u Srbiji ne ide na ruku razvoju i investiranju u obnovljive izvore

energije i to će se odraziti u budućnosti povećanim uvozom energenata i većim

zaduživanjem. U takvoj situaciji do 2005. godine mogao bi da bude priveden

eksploataciji samo jedan manji deo (10 - 15%), a do 2010. godine još 40 - 60%

raspoloživog hidro potencijala. Sama činjenica da se radi o relativno velikim

početnim ulaganjima jasno ukazuje da je inicijativa države neophodna i da je

prvenstveno potrebno doneti i sprovesti zakonsku regulativu uz finansijski podsticaj.

Državi treba da bude najveći interes upravo u indirektnim efektima koji će se ogledati

u smanjenju uvoza električne energije, korišćenje obnovljivih izvora energije radi

čuvanja neobnovljivih i smanjenja zagañivanja životne sredine, regulisanje

vodotokova i zapošljavanje domaće industrije. Cena električne energije u Srbiji u

budućnosti treba znatno da poraste i tada direktni efekti u periodu eksploatacije od 50

godina mogu da budu mnogostruko veći.

- 43 -

Geotermalna energija

Geotermalna energija je svuda ispod nas. Negde je lako dostupna ili sama izlazi na

površinu zemlje u obliku tople vode ili pare, a negde je na velikoj dubini i praktično

nedostupna. Istraživanja su pokazala da Srbija ima značajne mogućnosti za korišćenje

geotermalne energije i da u budućnosti treba planirati njeno veće učešće u

energetskom bilansu. Postojeći rezultati pokazuju da bi se sa intenzivnim programom

razvoja geotermalnih resursa mogao do 2015-te godine da postigne nivo zamene od

najmanje 500.000 tona uvoznih tečnih goriva godišnje. Geotermalna energija u Srbiji

se simbolično koristi, smo sa 86 MW, iako po geotermalnom potencijalu spada u

bogatije zemlje. Njeno korišćenje i eksploatacija moraju postati intenzivniji jer na to

- 44 -

primoravaju sledeći faktori: tenzije naftno-energetske neravnoteže, neminovna

tranzicija na tržišnu ekonomiju, stalni porast deficita fosilnih i nuklearnih goriva,

pogoršavanje ekološke situacije i porast troškova za zaštitu okoline. Najveći značaj za

Srbiju imaće direktno korišćenje geotermalne energije za grejanje i toplifikaciju

ruralnih i urbanih naselja i razvoj agrara i turizma.

Geotermalni resursi

Pošto se zemljina kora sastoji najvećim delom od stena, vode i magme, to je

geotermalna toplota akumulirana u njima. Hidrogeotermalna energija sadržana je u

podzemnim vodama čija je temperatura veća od 10°C. Petrogeotermalna energija je

akumulirana u suvim stenama

ispod dubine na kojoj je njihova temperatura prosečno oko 10°C. Magmotermalna

energija je energija sadržana u magmi u unutrašnjosti zemljine kore. Sadržaji

geotermalne toplote u dostupnom delu zemljine kore, koji sa savremenim

tehnologijama dubokog bušenja iznose do 7 km dubine, nisu ravnomerni u odnosu na

geografski položaj pojedinih područja. Ako su koncentracije ili akumulacije

geotermalne toplote takve da se ona iz njih može racionalno eksploatisati i koristiti

kao energetski izvor komparativan sa drugim konvencionalnim izvorima energije u

sadašnjem ili nekom budućem vremenu, onda takve akumulacije predstavljaju

- 45 -

nalazišta geotermalne energije. Prema tome, u zemljinoj kori postoje nalazišta

termalnih voda i vodene pare, nalazišta toplih i vrelih stena i nalazišta magme.

Energetski potencijal geotermalnih resursa Srbije

Geotermalne karakteristike teritorije Srbije su veoma interesantne. To je posledica

povoljnog geološkog sastava terena i povoljnih hidroloških i geotermalnih

karakteristika terena. Gustina geotermalnog toka je glavni parametar na osnovu kojeg

se procenjuje geotermali potencijal nekog područja. On predstavlja količinu

geotermalne toplote koja svakog sekunda kroz površinu od 1 m2 dolazi iz Zemljine

unutrašnjosti do njene površine. Na najvećem delu teritorije Srbije gustina

geotermalnog toplotnog toka je veća od njegove prosečne vrednosti za kontinentalni

deo Evrope, koja iznosi oko 60 mW/m2. Najveće vrednosti od preko 100 mW/m2 su

u Panonskom basenu, centralnom delu južne Srbije i u centralnoj Srbiji. Na teritoriji

Srbije van Panonskog basena nalazi se 160 prirodnih izvora geotermalnih voda sa

temperaturom većom od 15°C. Najveću temperaturu od njih imaju vode izvora u

Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošaničkoj Banji (78°C), Sijerinskoj Banji (72°C) itd.

Ukupna izdašnost svih prirodnih geotermalnih izvora je oko 4.000 l/s. Pema

sadašnjim saznanjima na teritoriji Srbije postoji 60 nalazišta geotermalnih voda sa

temperaturom većom od 15°C do dubine od 3000 m. Ukupna količina toplote koja se

nalazi akumulirana u nalazištima geotermalnih voda u Srbiji do dubine od 3 km, oko

dva puta je veća od ekvivalentne toplotne energije koja bi se mogla dobiti

sagorevanjem svih vrsta ugljeva iz svih njihovih nalazišta u Srbiji. Izdašnost 62

veštačka geotermalna izvora, tj. geotermalne bušotine, na području Vojvodine je oko

550 l/s, a toplotna snaga oko 50 MW, a na ostalom delu Srbije iz 48 bušotina 108

MW. Na teritoriji Srbije pored povoljnih mogućnosti za eksploataciju toplotne

energije i ostalih geotermalnih resursa iz geotermalnih voda, postoje i povoljne

mogućnosti za eksploataciju geotermalne energije iz „suvih“ stena, tj. stena koje ne

sadrže slobodnu podzemnu vodu. U tom slučaju voda se upumpava u podzemne tople

stene gde se zagreva. Ispumpavanjem tako zagrejane vode ostvaren je prenos energije

iz toplih stena. Eksploatacija energije iz ovog resursa neće početi u dogledno vreme

kada se uzme u obzir i trenutno minimalno korišćenje prirodnih izvorišta tople i

lekovite vode mada su u svetu razvijene i tehnologije za tu primenu.

Korišćenje hidrogeotermalne energije u Srbiji

U Srbiji se koristi samo geotermalna energija iz geotermalnih-mineralnih voda,

uglavnom na tradicionalan način, najviše u balneološke i sportsko-rekreativne svrhe.

- 46 -

Korišćenje geotermalne energije za grejanje i druge energetske svrhe je u početnoj

fazi i veoma skromno u odnosu na potencijal geotermalnih resursa. U Vojvodini se

energetsko korišćenje geotermalnih voda vrši počev od 1981. godine. Za te svrhe

služe 23 bušotine. Vode iz dve bušotine koriste se za proizvodnju povrća u

staklenicima Tri bušotine koriste se u stočarstvu za grejanje farmi za uzgoj svinja, dve

u fabrikama kože i tekstila u proizvodnom procesu, tri za zagrevanje poslovnih

prostorija, a vode iz trinaest bušotina koriste se u banjskim i sportsko-rekreativnim i

turističkim centrima. Ukupna toplotna snaga svih ovih bušotina je 24 MW. Van

Panonskog basena, odnosno van Vojvodine, geotermalne vode se koriste za grejanje

na nekoliko lokaliteta. Ovo korišćenje za te svrhe je započelo pre četrdeset godina u

Vranjskoj Banji. Tu se geotermalnom vodom danas zagreva staklenik za proizvodnju

cveća, živinarska farma, jedna industrijska tekstilna hala i prostorije banjskog

rehabilitacionog centra. Veliki hotelski i rehabilitacioni centar sa plivačkim bazenom

zagreva se u Kuršumlijskoj Banji. U Niškoj Banji izgrañen je sistem za grejanje

hotelsko-turističkog i rehabilitacionog centra sa toplotnim pumpama snage 5 MW,

koji koristi „otpadne“ termalne vode temperature 25°C, koji je najveći u JI Evropi. Na

isti način, t.j. sa toplotnimpumpama, koriste se geotermalne vode sa temperaturom od

30°C u Prolom Banji. Ukupna instalisana snaga na svim lokacijama gde se vrši

direktno korišćenje geotermalnih-mineralnih voda je oko 74 MW, a sa toplotnim

pumpama još 12 MW.

Prema sadašnjem stanju poznavanja geotermalnih resursa, najbogatiji a samim tim i

najznačajniji hidrogeotermalni resursi nalaze se na području Mačve, zatim na

području Vranjske Banje i Jošaničke Banje. Ako se uzmu u obzir i ogromne

mogućnosti eksploatacije geotermalnih resursa sa malih dubina pomoću geotermalnih

pumpi na teritoriji skoro cele Srbije u strategiji razvoja energetike geotermalna

energija treba da dobije i odgovarajući tretman ravnopravan sa ostalim energentima.

- 47 -

Toplotna pumpa je ureñaj koji omogućava da se toplotna energija iz jednog prostora

prenese u drugi prostor. Frižider je najočigledniji primer upotrebe toplotne pumpe u

kom se toplota iz njegove unutrašnjosti prenosi u spoljašnju sredinu. Toplotne pumpe

se danas masovno koriste za grejanje ili hlañenje u ureñajima za klimatizaciju. U

režimu grejanja toplota iz spoljašnjeg vazduha prebacuje se u grejanu prostoriju.

Toplotna pumpa za proces prenošenja toplotne energije koristi električnu energiju. U

zavisnosti od raznih uslova postiže se koeficijent korisnog dejstva od 2:1 do 5:1. To

znači da se trošenjem, na primer, 1 kWh električne energije za pokretanje ventilatora i

kompresora u toplotnoj pumpi može izvršiti prenos i do 5 kWh toplotne energije.

Najpovoljniji rezultati postižu se korišćenjem podzemnih voda pogotovo ako su one

na temperaturi od 10 do 30°C kada nisu pogodne za direktno zagrevanje. Tako se

korišćenjem kaskadnog metoda toplota geotermalnih voda koristi prvo tamo gde je

potrebnija viša temperatura a posle se pomoću toplotnih pumpi iskoristi i ona toplota

koja bi inače otišla sa neupotrebljivom vodom.

Pozitivan ekonomski uticaj korišćenja geotermalne energije u Srbiji

Korišćenje geotermalne energije i njenih resursa u Srbiji veoma je malo u odnosu na

geotermalni potencijal. Na prvi pogled razlozi takvog stanja su nerazumljivi,

pogotovo kada se uzme u obzir da su pojedini geotermalni lokaliteti meñu najboljim u

Evropi i da je razvoj geotermalne tehnologije u Srbiji, počeo u isto vreme kao i u

zemljama u kojima je danas geotermalna tehnologija na najvišem stepenu razvoja.

Smetnje koje su dovele do ovakvog stanja mogu se prevazići samo pomoću nove

jasno definisane, operativne, a ne deklarativne državne strategije, sa obezbeñenim

instrumentima za njenu efikasnost. Sa relativno malim investicionim ulaganjima, u

odnosu na ulaganja u klasične ekološki nepovoljne uvozne i domaće energente (nafta,

gas, ugalj), čija eksploatacija i korišćenje stvara ogromne skrivene troškove,

geotermalna energija može za desetak godina, tj. do 2015-te godine da pokrije 10%

toplotne potrošnje. To su realni ciljevi prema iskustvima zemalja koje su imale ili

imaju pravilan geotermalni razvoj. Istorijska energetska iskustva nam kazuju da

razvoj novog energetskog resursa ne može da se obezbedi bez sistema zakonskih i

- 48 -

finansijskih mera za dugoročan privilegovan tretman. Troškovi razvoja sopstvenih

energetskih resursa, pogotovo „novih“ ili takozvanih „obnovljivih“, ekološki čistih,

meñu kojima je i geotermalna energija, moraju se obezbediti od strane države

odgovarajućim zakonskim i poreskim merama. Ova istina mora da zaživi, jer je u

interesu države i u skladu je sa konceptom održivog razvoja (ekološke takse i razvojni

fondovi). Još jedna od prepreka uvoñenju u razvoj geotermalne tehnologije i ostalih

obnovljivih izvora energije je odsustvo realnih informacija o konkurentnosti ovog

energetskog izvora u odnosu na fosilna goriva ili nuklearnu energiju. Aktivnosti na

uvoñenju korišćenja geotermalne energije u Srbiji u poslednjih 30 godina bile su sa

veoma ograničenim uspehom. Iako je današnje ekonomsko stanje teško, ono nudi

najbolje šanse da se promeni situacija. Srbija ima veliku potrebu i sve preduslove,

uprkos brojnim smetnjama, da ubrzano razvija geotermalnu tehnologiju. Razvoj

geotermalnih resursa i geotermalne tehnologije treba da postane primarni interes

zemlje. Sa ekonomske tačke gledišta i sa tačke gledišta u vezi zaštite životne okoline,

domaći čisti energetski resursi u stanju su da se inkorporiraju u državnu ekonomiju

zato što nude prednosti koje ne mogu da ponude drugi energetski resursi. U svetu je

dokazano da je geotermalna energija konkurentan energetski izvor u odnosu na neke

druge moguće, svuda gde je na raspolaganju i gde je njena implementacija i

eksploatacija podesno organizovana.

Energija iz biomase i biogasa

Biomasa

Biomasa je organska materija životinjskog ili biljnog porekla koja se pomoću

različitih procesa pretvara u upotrebljivu energiju. Energija biljnog porekla

predstavlja, procesom fotosinteze akumuliranu svetlosnu energiju kojom se svetlost

transformisala u hemijsku energiju. U toku fotosinteze biljke koriste ugljen dioksid iz

vazduha i vode u cilju stvaranja ugljenih hidrata, koji predstavljaju osnovne gradivne

elemente biomase. Na ovaj način se svetlosna odnosno sunčeva energija akumulira u

hemijskim vezama strukturnih komponenti biomase. Ova energije može se

eksploatisati na razne načine. Sa druge strane, osnovni izvor biomase životinjskog

porekla je prirodni tečni stajnjak. Upotreba biomase ili goriva i otpadnih materija

- 49 -

dobijenih iz biomase kao izvora energije zahteva njihovo sagorevanje i oslobañanje

toplote koja pokreće generatore električne energije. Energija akumulirana u biomasi je

hemijske prirode pa u njenoj eksploataciji nema prekida rada, kao što je to slučaj sa

solarnom ili energijom vetra. Sa ovog aspekta, biomasa ima više karakteristika

fosilnih goriva nego obnovljivih izvora, sa razumljivim razlogom jer su fosilna goriva

ustvari fosilni oblik biomase.Istorijski gledano, biomasa je bila osnovni izvor energije

za čovečanstvo, uglavnom u obliku drveta koje se koristilo za grejanje i spremanje

hrane, dok su industrijskom revolucijom primat preuzela fosilna goriva. I pored toga

biomasa danas učestvuje sa 15% u ukupnoj potrošnji energije, a značajno je da je ovaj

udeo znatno veći u zemljama u razvoju nego u industrijalizovanim zemljama. Jedan

od najbitnijih faktora koji odreñuju potencijalnu ulogu biomase u energetskoj

industriji, predstavlja jaka konkurencija koja postoji izmeñu vrednosti biomase i

zemljišta neophodnog za njen uzgoj, što nije slučaj sa ostalim obnovljivim izvorima.

Biomasa može da se koristi kao hrana, ñubrivo, za proizvodnju papirnih vlakana i kao

gorivo. Čak i meñu derivatima biomase postoji konkurencija koja može da smanji

njen značaj kao potencijalno gorivo: stajnjak je važno ñubrivo, papir može da se

reciklira, ljuspice pamuka mogu da se koriste u naftnim bušotinama, piljevina može

da se koristi kao zaštitini sloj plodnog zemljišta, a otpadne masti iz restorana kao

hrana za domaće životinje. Iako mnogi stručnjaci smatraju da biomasa može da se

uzgaja isključivo za energetske potrebe, njihova dvostruka ili višestruka uloga se ne

može zanemariti uključujući i ulogu sekundarnih proizvoda žetve.

Koncept upotrebe biomase obuhvata veliki broj izvora kao što su:

• Poljoprivredni otpaci: slama, lišće, delovi voćaka, itd.

• Poljoprivredne žitarice kao što su različite vrsta šećerne repe, šećerna trska, kukuruz,

itd.

• Energetske žitarice: žitarice koje brzo rastu ko što su repa, krompir i drveće kao što

su vrba ili hibridni platan, itd.

• Šumski otpaci: neiskorišćeno drvo, ostaci klada i panjeva, polu divlje drveće, itd.

• Industrijski otpad: industrije koje prozvode organski otpad, kao što je slučaj sa

industrijom pića, prehrambena industrija i sl.

• Gradski otpad: iako ovaj tip otpada često sadrži toksične materijale, kao što su

hemijski obrañivano drvo, baterije koje sadrže živu i druge opasne materije, ima

otpada kao što su papir i biljni ostaci koji se mogu iskoristiti kao izvor biomase.

- 50 -

Hemijski sastav biomase varira u zavisnosti od tipa izvornih materija, mada se

prosečan sastav uglavnom sastoji od 25% lignina i 75% ugljenih hidrata odnosno

šećera. Lignin se sastoji od molekula, različitih od molekula šećera, povezanih u tanke

pločaste strukture. Ugljeni hidrati se formiraju od molekula šećera povezanih u

dugačke lance ili polimere, kao što su celuloza ili polu-celuloza. Figurativno rečeno,

sastav biljaka je takav da celuloza predstavlja strukturu, a lignin cement. Neke važnije

karakteristike koje podržavaju upotrebu biomase u energetskoj industriji su:

• Prevencija erozije

• Smanjenje opasnosti od požara

• Zaštita životinjskog i biljnog sveta i drugih komponenti njihovih raznolikosti

• Manja emisija štetnih materija iz generatora električne energije koji koriste biomasu

kao gorivo, u poreñenju sa sličnim tehnologijama koje koriste fosilna goriva

• Redukcija gasova koji proizvode efekat staklene bašte

• Otvaranje novih radnih mesta

• Ekonomske koristi u ruralnim sredinama

Potencijali korišćenja biomase u Srbiji i Crnoj Gori

Srbija sa površinom od 77.474 km2, od čega je šumom pokriveno oko 24.000 km2,

dok je oko 45.000 km2 poljoprivredno zemljište, ima relativno veliki energetski

potencijal u biomasi. Ukupni energetski potencijal ostataka biomase procenjen je na

115.000TJ/god. od čega 50.000 TJ/god. je potencijal šumske mase koja preostane

posle eksploatacije šuma, a oko 65.000 TJ/god. je ostatak poljoprivredne biomase.

Šumskom biomasom je već obuhvaćena količina drveta koja se koristi kao ogrev

(20.000 TJ/god.). Radi procene značaja ovog energetskog potencijala mogu poslužiti

podaci o proizvodnji domaćeg uglja. Prema podacima za 2000. godinu proizvodnja

uglja iz Kolubarskog i Kostolačkog basena bila je 34,84 miliona tona ili izraženo u

energetskim jedinicama oko 247.000 TJ, što je samo dva puta više od energetskog

potencijala ostataka biomase. Korišćenje procenjenog potencijala biomase ne može

eliminisati potrebu države za uvozomgoriva, ali se u svakom slučaju može značajano

smanjiti uvoz tečnog goriva, koje ukoliko se kupuje po nižoj ceni istovremeno sadrži

više sumpora i teških metala. Koliko će se ovaj energetski potencijal ostataka biomase

racionalno, il čak uopšte koristiti u energetske svrhe, zavisi od više faktora:

raspoloživosti tehnologija, nabavne cene opreme, pouzdanosti snabdevanja gorivom,

cene biomase, a takoñe i od cena drugih energenata. Jedan od ključnih faktora koji

značajno utiče na formiranje cene biomase kao goriva je koncentracija biomase, tj. da

- 51 -

li je biomasa koja se koristi za proizvodnju energije već prikupljena zbog potreba

osnovnog procesa ili je biomasu neophodno prikupljati po terenu samo za energetske

potrebe. Potrebno je naglasiti da postoje mesta gde se ostaci biomase javljaju kao

nusproizvodi osnovnog proizvodnog procesa, što znači da je cena ostataka biomase

nula, a da se istovremeno kao energent za dobijanje toplote koristi uvozno tečno

gorivo ili čak električna energija. Pored parcijalnog ineteresa svakog potrošača da

koristi što jeftinije gorivo, postoji opšti interes, koji se može odnositi na region,

državu ili globalno. Interes poljoprivrednih regiona ili regiona bogatih šumom je da

što više razviju delatnosti koje su u direktnoj ili indirektnoj vezi sa poljoprivredom i

šumarstvom, što podrazumeva korišćenje ostataka biomase u energetske svrhe, kako

bi se smanjila potrošnja uvoznih tečnih goriva, električne energije ili uglja. Sličan

interes bi morala da ima i država. Pored smanjenja troškova za uvoz energenata,

korišćenjem ostataka biomase kao energenta, dodatno se angažuje lokalna radna snaga

za pripremu i korišćenje biomase. Time se radno sposobno stanovništvo zadržava u

seoskim područjima, u slabo naseljenim regionima i industrijski nedovoljno

razvijenim regionima. Korišćenjem biomase umesto tečnih goriva znatno se smanjuje

zagañenje okoline. Emisija sumpor-dioksida se smanjuje skoro na nulu, dok se emisija

pepela u poreñenju sa ugljem smanjuje za 10 puta. Korišćenjem biomase globalno se

ne povećava sadržaj ugljen-dioksida u atmosferi. Uključivanjem Srbije i Crne Gore u

evropske integracije prihvatiće se i obaveza da svaka zemlja da svoj doprinos

smanjenju emisije ugljen-dioksida. Svakoj zemlji je postavljena vrednost emisije

ugljen-dioksida koju ne bi trebalo preći, čime se primoravaju sve zemlje da deo

energije dobijaju iz obnovljivih izvora energije, a to znači i jedan deo iz biomase.

Sledstveno Sporazumu iz Kjotoa, može se očekivati da će Srbija u dogledno vreme

biti primorana da znatno više koristi obnovljive izvore energije. Povećanje korišćenja

biomase u proizvodnji energije može se postići jednovremenim aktivnostima u više

oblasti. Neophodno je uspostaviti odnos cena energenata koji neće davati prednost

uvoznim energentima i električnoj energiji. Poražavajuće je da je poslednjih godina u

seoskim domaćinstvima sve značajnija upotreba električnih termoakumulacionih peći

jer cena električne energije i komfor to omogućavaju. Zajedničko angažovanje

domaće privrede i istraživačkih institucija, kroz pojedine demonstracione projekte,

bilo bi izuzetno značajno za osvajanje pojedinih tehnologija i znanja iz oblasti

energetskog iskorišćenja biomase. U poljoprivredi treba stvoriti uslove da

poljoprivredna gazdinstva što više koriste sopstvene ostatke biomase za proizvodnju

- 52 -

energije, odnosno stimulisati organizovanje što više energetski nezavisnijih farmi. Na

kraju, potrebno je otvoriti pitanje promene strukture poljoprivredne proizvodnje u

procesu prilagoñavanja uslovima Evropske zajednice, koja se može orijentisati i na

proizvodnju brzo rastućih biljaka pogodnih

za korišćenje u proizvodnji energije.

Biogas

Isti tipovi bakterija koje su u davnoj prošlosti proizvodile prirodni gas, danas

proizvode biogas. Anaerobne bakterije predstavljaju jedan od najstarijih oblika života

na Zemlji. One su se razvile pre nego što je fotosintezom biljaka osloboñena velika

količina kiseonika u atmosferu. Anaerobne bakterije razlažu organsku materiju u

odsustvu kiseonika i proizvode biogas kao produkt tog razlaganja. Najčešće korišćena

organska materija za proizvodnju biogasa je stajsko ñubrivo ili stajnjak. Primarne

prednosti proizvodnje biogasa iz stajskog ñubriva su: Prirodna reciklaža, dobijanje

kvalitetnog ñubriva za dalju primenu u poljoprivredi i izbegavanje neprijatnih mirisa

stajnjaka. Pored ovih primarnih prednosti dobijeni biogas je vrlo koristan

nusproizvod. Biogas se sastoji od oko 70% metana (CH4), i ostatka koga čine ugljen

dioksid, ugljenmonoksid i azot. Ovaj relativni odnos gasova zavisi od obrañivanog

materijala i postupka obrade. Biogas ima značajnu energetsku vrednost od oko 7

kWh/m3 što ga čini vrlo isplativim i univerzalnim gorivom daleko isplativijim od

ostalih fosilnih goriva i biomase. Energija koja se dobija sagorevanjem 1m2 gasa

biogas 7 kWh

prirodni gas 10 kWh

propan 26 kwh

metan 10 kWh

vodonik 3 kWh

Biogas se proizvodi u digestorima. Najjednostavniji digestori masovno se grade u

Kini, Indiji i Brazilu gde se on koristi za grejanje i kuvanje u seoskim domaćinstvima.

Jednostavan digestor pravi se tako što se u zemlji iskopa rupa i obloži ciglom ili

plastičnim folijama i prekrije ciradom ispod koje se skuplja metan. Stajnjak se

kanalima dovodi direktno iz staje. Savremeniji oblici grade se od betona, čeličnog

lima ili plastike sa različitim stepenima automatizacije. Postoje dva osnovna tipa

digestora i to su periodični i kontinualni. Kod periodičnih digestora posle njegovog

punjenja stajnjak se dvadesetak dana podvrgava dejstvu mikroorganizama. Tako se

složene organske materije (belančevine i ugljovodonici) cepaju na manje prosta

- 53 -

jedinjenja. Te produkte razlaganja tada počinju da koriste metan bakterije i kao

rezultat dobija se biogas i kvalitetno ñubrivo. Po završetku procesa izdvajanja metana

ñubrivo se vadi iz digestora i u njega se ubacuje nov stajnjak čime se prekida i

započinje nov proces koji će tek kroz dvadesetak dana početi da daje biogas. Kod

kontinualnog digestora stalnim dodavanjem svežeg stajnjaka, proces se ne prekida

čime se obezbeñuje kontinualno snabdevanje biogasom. Karakteristika dobijenog

ñubriva je da u njemu više nema semena, pogotovo korovskih biljaka koje bi

ñubrenjem dospelo na njive. Proizvodnja biogasa će se odvijati sve dok su ispunjeni

svi neophodni uslovi od kojih je održavanje stalne temperature najvažnije. Optimalna

temperatura je 32 do 35°C pri kojoj proces izdvajanja biogasa traje od 18 do 22 dana.

Savremeni digestori su vertikalnog ili horizontalnog tipa i izrañeni su od čeličnog

nerñajućeg lima. Automatskim upravljanjem obezbeñuje se stabilna temperatura,

donošenja svežeg stajnjaka, mešanje, odvoñenje biogasa i iznošenje prerañenog

ñubriva.Za dobijanje jednog kubnog metra biogasa na atmosferskom pritisku potrebno

je oko 10 do 12 kilograma tečnog stajnjaka koji treba da sadrži oko 4 do 10% suve

materije. Domaće životinje čiji se tečni stajnjak može ekonomično koristiti za

proizvodnju biogasa i organskih ñubriva su: krave muzare, goveda u tovu, svinje u

tovu, koke nosilje i pilići u tovu. Za ekonomičan rad i isplativost investicije u nabavku

savremenog digestora za proizvodnju biogasa potrebno je obezbediti stajnjak od oko

100 do 120 goveda ili svinja. Sa tom količinom stajnjaka bi se obezbedila kontinualna

proizvodnja od oko 150 m3 biogasa dnevno. Ta količina biogasa omogućava da se

dnevno proizvede 400 kWh toplotne energije, 210 kWh električne energije, 3 m3

tečnog organskog ñubriva i 10% suvog organskog ñubriva. Cena jednog ovakvog

potpuno automatizovanog postrojenja je oko 60.000 Eur što ga čini isplativim u roku

od 3 do 4 godine. Postoje rešenja sa manjim stepenom ekonomičnosti za sasvim male

kapacitete namenjena seoskim domaćinstvima.

- 54 -

Sakupljanja biogasa rešava se na dva načina:

• Sakupljanje pod atmosferskim pritiskom u meh od plastične folije u okviru samog

digestora

• Sakupljanje pod pritiskom u rezervoarima ili cisternama pomoću gasnih pumpi

Veće farme ili nekoliko manjih stočarskih farmi ili domaćinstava mogu da obezbede

kontinualno snabdevanje električnom energijom pomoću male električne centrale koja

se sastoji od motora koji troši biogas i elektrogeneratora.

Osnovne prednosti korišćenja biogasa su:

• sagorevanje bez štetnih produkata

• velika energetska efikasnost

• jednostavan postupak proizvodnje

• ekološki čista tehnologija sa korisnim nuzproduktima (ñubrivo)

Prilikom projektovanja i eksploatacije industrijskih automatski upravljanim procesima

dolazi do niza teškoća i drugačijih ekonomskih računica prvenstveno zbog

nepoznavanja parametara materijala za definisanje zakonitosti svih složenih procesa

koji se dogañaju u postupku fermentacije. Takoñe viša cena tako automatizovane

opreme smanjuje ekonomičnost u poreñenju sa cenom dobijenih proizvoda. Problem

je posebno otežan činjenicom da se u našim uslovima pitanje ekonomičnosti rešava

skoro isključivo na bazi vrednosti energija supstituisanih energetskim potencijalom

proizvedenog gasa, bez praktičnih mogućnosti vrednovanja ostalih efekata.

- 55 -

Alternativni energetski sistemi

Gorivne ćelije

Alternativni energetski sistemi nove generacije konceptualo se razlikuju od

konvencionalnih energetskih sistema, a meñu njima se kao najperspektivinija

tehnologija iz ove grupe izdvajaju gorivne ćelije. Gorivne ćelije generišu energiju

putem procesa suprotnog elektrolizi. Naime, u gorivnim ćelijama se elektrohemijskim

procesom iz goriva bogatih vodonikom, obično prirodnog gasa ili metanola, izdvaja

vodonik, koji u kombinaciji sa kiseonikom proizvodi električnu energiju i vodu. Dakle

gorivo se, umesto da sagoreva, efikasnim elektrohemijskim procesom pretvara u

električnu energiju. Gorivne ćelije imaju malo pokretnih delova i proizvode veoma

malu količinu otpadnih gasova ili toplote. Sa konstrukcionog aspekta gorivna ćelija se

sastoji od nekoliko ključnih komponenti: anode, na koju se dovodi gorivo, katode, na

koju se dovodi oksidaciona substanca (kiseonik), polupropusne membrane,

katalizatora i elektrolita koji omogućava protok jona sa anode na katodu, ali ne i

elektrona i reaktanata. Hemijska reakcija koja se odigrava u gorivnoj ćeliji

ekvivalentna je procesu sagorevanja, ali kako se reaktanti prostorno razdvajaju, protok

elektrona koji spontano teže da se kreću od goriva ka oksidacionoj substanci

(kiseoniku) je zaustavljen i skrenut ka spoljašnjem kolu. Osnovna razlika izmeñu

gorivne ćelije i baterija je u tome da ni gorivo ni oksidaciona supstanca nisu integralni

- 56 -

delovi gorivne ćelije, već se njihovo snabdevanje odvija po potrebi i zahtevima

potrošača, dok se otpadni proizvodi neprekidno uklanjaju. Kako se u gorivu koje se

dovodi na anodu nalazi velika količina vodonika, a na katodu dovodi kiseonik,

otpadni proizvod je samo čista voda.

Shell Hidrogen je otvorio prvu pumpu za isporuku vodonika koji će se koristiti za

napajanje gorivnih ćelija u autobusima. Vodonična pumpa se nalazi u Rejkjaviku na

Islandu. Shell takoñe planira da otvori iste vodonične pumpe u Vaπingtonu i Tokiju.

Pošto jedna gorivna ćelija proizvodi napon od oko 1V, u cilju dobijanja većih napona

ćelije se vezuju na red, a toplota koja se oslobaña u toku procesa može da se koristi za

različite procese, što gorivnim ćelijama daje mogućnost kombinovanja sa

generatorima struje i toplotne energije u industriji ili stambenim objektima. Kao i

sistemi za sagorevanje, gorivne ćelije (uz pomoć reformera) mogu da koriste naftu,

prirodan gas, ugalj ili metanol, sa tim što se ova goriva moraju prethodnim procesom

dovesti u odgovarajuće hemijsko stanje sa obogaćenim vodonikom. Gorivne ćelije

takoñe mogu da koriste vodonik dobijen elektrolizom vode koristeći pomoćne izvore

električne energije, kao to su fotonaponski solarni sistemi ili energija vetra. Gorivne

ćelije imaju četiri osnovne prednosti: veći broj ćelija se može grupisati u pakete

različitih dimenzija, lako se mogu instalirati zbog praktično zanemarljivog uticaja na

prirodnu okolinu, zahtevaju minimalne uslove održavanja i mogu da koriste različita

goriva koja se lako i brzo mogu menjati. Postoje i sekundarne prednosti, kao što su

strujnonaponska reaktivna kontrola, mogućnost brzog starta sistema, rad koji ne

zahteva nadzor, itd. Klasifikacija gorivnih ćelija se uglavnom vrši na osnovu vrste

elektrolita, tako da su četiri osnovna tipa gorivnih ćelija:

Gorivne ćelije sa fosfornom kiselinom (FK)

Tehnologija bazirana na korišćenju fosforne kiseline kao goriva odnedavno se koristi

u komercijalne svrhe. Glavna prepreka za njihovu rasprostranjenu upotrebu je visoka

cena koja trenutno iznosi oko 2.500 $US - 4.000 $US, a procenjuje se da cena od

1.000 -1.500 $US omogućava konkurentnost na tržištu električne energije. Njihova

radna temperatura iznosi do 200°C a efikasnost oko 55%.

Gorivne ćelije sa rastopljenim karbonatom (RK)

Tehnologija korišćenja rastopljenog karbonata kao goriva u gorivnim ćelijama

omogućava nekoliko potencijalnih prednosti u odnosu na FK tehnologije. Ugljen

dioksid, koji negativno utiče na gorivni ciklus u ćelijama sa fosfornom kiselinom,

indirektno se koristi kao gorivo u ciklusu sa rastopljenim karbonatom. Visoke radne

- 57 -

temperature do 650°C omogućavaju bolju primenu kombinovanih gorivnih ciklusa a

efikasnost iznosi 55-65%. Ova tehnologija je još uvek u fazi razvoja a prototipovi

ćelija koje koriste prirodan gas pojavile su se na tržištu oko 2000-te godine a predviña

se da se do 2010-te godine na tržištu pojave gorivne ćelije koje koriste gas iz uglja.

Očekuje se i niža cena u odnosu na ćelije sa fosfornom kiselinom.

Gorivne ćelije sa čvrstim oksidom

Tehnologija korišćenja čvrstih oksida kao goriva zahteva znatne promene u strukturi

gorivne ćelije. Čvrst oksid je elektrolit od keramičkog materijala tako da ne zahteva

dopunu ili punjenje u toku operativnog perioda što pojednostavljuje konstrukciju, rad

i održavanje, ali i cenu. Pored toga konstrukcija od čvrstih materijala omogućava višu

radnu temperaturu, ali i smanjenje cene proizvodnje. Tolerantnost prema nečistoćama

u gorivu omogućava korišćenje vodonika i ugljen monoksida dobijenih procesom

gasifikacije uglja. Radna temperatura gorivnih ćelija sa čvrstim oksidom iznosi do

1000°C a efikasnost iznosi 60-65%

Gorivne ćelije sa protonskom membranom (PEM)

PEM gorivne ćelije imaju relativno nisku radnu temperaturu od 80°C do 200°C a

efikasnost iznosi oko 60%. Današnji stepen razvoja i konstrukcije gorivnih ćelija je

takav da omogućava njihovu praktičnu primenu u automobilskoj, energetskoj i

grañevinskoj industriji, ali i za potencijalno manje primene kao što su baterije.

Protonska membrana je tanka plastična ploča kroz koju prolaze vodonikovi joni.

Membrana je sa obe strane obložena disperzionim slojem metalnih čestica (uglavnom

platine) koji predstavljaju aktivne katalizatore. Elektrolit je obično polimerna

organska kiselina u čvrstom stanju. Vodonik se dovodi na anodu gde katalizator

omogućava oslobañanje elektrona koji u formi električne struje, putuju ka katodi na

koju se dovodi vazduh, odnosno kiseonik. Joni vodonika (protoni), dobijeni nakon

izdvajanja elektrona, difunduju se kroz membranu i prelaze na katodu na kojoj se

atomi vodonika povezuju sa kiseonikom, stvarajući vodu i zatvarajući ciklus. Ovakav

tip ćelije je osetljiv na nečistoće, a njihova izlazna snaga iznosi od 50 do 250 kW.

Sistem za generisanje električne energije sastoji se od paketa gorivnih ćelija,

podsistema za regulaciju goriva i vazduha, podsistema za regulaciju toplote, pod

sistema za regulaciju vode, kao i kontrolnog sistema. Sistem se stavlja u pogon jednim

pritiskom na dugme i električna energija se generiše u intervalu od samo pet sekundi.

Sistemi sa PEM gorivnim ćelijama već su isprobani i koriste se u prototipovima nekih

- 58 -

automobila i autobusa, a konstruisane su i elektrane koje koriste veliki broj gorivnih

ćelija (od nekoliko stotina do nekoliko hiljada).

- 59 -

Elektrane sa gorivnim ćelijama

Povezivanjem velikog broja gorivnih ćelija konstruišu se elektrane koje se, u osnovi,

sastoje od tri podsistema. U podsistemu za procesiranje goriva vrši se pretvaranje

prirod- nog gasa ili drugog ugljovodoničnog goriva u gorivo bogato vodonikom

putem procesa katalitičke konverzije. Gorivo se zatim dovodi u kontakt sa kiseonikom

iz vazduha u velikom broju individualnih ćelija tako da se proizvodi jednosmerna

struja i generiše toplota u obliku pare ili tople vode. Broj individualnih ćelija u

elektrani varira izmeñu nekoliko stotina (za elektranu od 40 kW) do nekoliko hiljada

(za multi megavatne elektrane). Jednosmerna struja se u sledećem podsistemu

pretvara u naizmeničnu struju koja se zatim povezuje sa distributivnom mrežom.

Prikaz elektrane sa gorivnim ćelijama dat je na slici.

- 60 -

ZAKLJU ČCI I PREPORUKE

Ova knjiga bi trebalo da bude ključni instrument opsežnog programa misije OEBS-a u

Srbiji i Crnoj Gori pod nazivom „3E“ (energija, ekonomija, ekologija-životna sredina)

koji ima za cilj da promoviše upravljanje obnovljivim izvorima energije kao

suštinskim resursom održivog razvoja Srbije i Crne Gore.

Ciljevi (kvalitativni):

• Predstaviti vezu izmeñu ekologije, ekonomije i energije kao veoma važnog elementa

ekonomske i političke stabilnosti.

• Promovisati sistem javnog informisanja o potrebi očuvanja životne sredine kroz

održivo upravljanje energetskim resursima (uključujući obnovljive - male

hidroelektrane, vetro-generatore, geotermalne izvore, sunčevu energiju i bio gas), sa

jakim naglaskom na politiku nacionalnog razvoja i regionalne saradnje.

• Podići svest potrošača o činjenici da upotreba energije ima veliki uticaj na ekološka

pitanja i ekonomski razvoj.

• Podržati dijalog izmeñu različitih interesnih grupa iz oblasti energije i ekologije, sa

posebnim akcentom na ruralne sredine gde se proizvodnja energije iz obnovljivih

izvora može iskoristiti kao mogućnost za otvaranje novih radnih mesta.

• Učestvovati u stvaranju nacionalne energetske strategije koja će prihvatiti savremena

iskustva iz drugih zemalja u okruženju kao i evropsku energetsku politiku.

• Podržati razvoj malih i srednjih preduzeća (SME), posebno u sektoru proizvodnje

energije iz obnovljivih izvora.

• Promovisati održivi razvoj odgovarajućom politikom i upotrebom obnovljivih izvora

energije.

• Pomoći lokalne inicijative u procesu javnog učešća u donošenju odluka, podrškom

uvoñenja odgovarajućih procedura i omogućavanjem pristupa informacijama te

ostvarivanju zakonskih propisa.

• Olakšati uspostavljanje i primenu Regionalnog ekološkog akcionog plana (REAP),

Nacionalnog ekološkog akcionog plana (NEAP) i Lokalnih ekoloških akcionih

planova (LEAP).

• Podstaći regionalnu saradnju na ekološkim i energetskim pitanjima, a pri stvaranju

Regionalnog energetskog tržišta ukazati na potrebu definisanja prostora za tzv.

“Zelenu energiju” u svrhu potsticanja proizvodnje iz obnovljivih izvora energije.

Ciljevi (kvantitativni):

- 61 -

1. Ustanoviti čvrstu komunikaciju sa odgovarajućim vladinim I drugim organima i

institucijama sa ciljem učestvovanja u razvoju energetske strategije. Zajedničke radne

grupe ili odbore treba uspostaviti na operativnom nivou radi lakše meñusektorske

saradnje.

2. Omogućiti pristup informacijama i obrazovanje iz oblasti obnovljivih izvora

energije energije, svim zainteresovanim stranama (različitim nivoima upravljanja i

donosiocima odluka, stručnim institucijama, NVO, zainteresovanim grupama i

organizacijama) kroz osnivanje Edukacionog centra za obnovljive energetske izvore.

3. Razvijati i realizovati projekte na lokalnom nivou u funkciji edukacije

zainteresovanih u procesu planiranja i donošenja odluka, učešća lokalnog profitnog

sektora i lokalnog zajednice, u najširem smislu.

4. Pokrenuti inicijativu za osnivanje Nacionalne mreže za upravljanje obnovljivim

izvorima energije koja će raditi na promociji upotrebe obnovljivih izvora i na

programima za štednju i efikasno korišćenje energije. Mreža bi takoñe trebalo da da

podršku u obezbeñivanju pristupa finansijskim izvorima za male i srednje

proizvodjače energije.

5. Uvesti ekološku/energetsku/ekonomsku tematiku, u najširem smislu, u školski

sistem.

6. Mobilisati finansijske institucije kako bi podstakle investiranje u ovaj sektor.

7. Raditi na unapreñenju mera koje će dati podršku kroz fiskalnu i finansijsku politiku

(niži porezi, niže kamatne stope).

8. Podržati istraživanja i razvoj tehnologije.