obnovljivi izvori energije - studija.pdf
TRANSCRIPT
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
Studija o obnovljivim izvorima energije u BiH
Prof. dr. Mirsad Đonlagić
Tuzla, maj 2010.
CENTAR ZA EKOLOGIJU I ENERGIJU EKO-LEONARDO
M. i Ž. Crnogorčevića 8 75000 Tuzla BiH Priboj bb 75249 Priboj BiH
tel/fax: ++387 (0)35 249-311 tel: ++387 (0)65 538-494 [email protected] www.ekologija.ba [email protected]
Ova studija je uraĎena za projekat „Od učešća javnosti do održivog razvoja“ koji se realizuje uz finansijsku podršku Evropske unije u okviru programa „Evropski instrument za demokratiju i
ljudska prava (EIDHR)“ i Fonda otvoreno društvo BH. Sadržaj studije je isključiva odgovornost
Centra za ekologiju i energiju i EКО-Leonarda, te ni u kojem slučaju ne predstavlja stav Evropske unije niti Fonda otvoreno društvo.
Izdavač
Centar za ekologiju i energiju, Tuzla
Autor
Prof. dr. Mirsad Đonlagić
Tehničko ureĎenje i dizajn
Vanja Rizvić
George Stiff
Štampa
d.o.o. „Off-Set“, Tuzla
Tiraţ
200 primjeraka
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
3
SADRŢAJ
1. UVOD ............................................................................................................................. 4
2. EVROPSKA STRATEGIJA ZA ENERGIJU ................................................................... 5
3. IZVORI ENERGIJE U BOSNI I HERCEGOVINI .......................................................... 6
4. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE ..................................................................................... 6
4.1. Hidroenergija ..................................................................................................... 6
4.2. Energija vodotoka.................................................................................................... 7
4.3. Hidroelektrane ........................................................................................................
4.4. Male hidroelektane .................................................................................................
4.5. Pojam i definicija MHE ......................................................................................
4.6. Prednosti i nedostaci MHE ................................................................................
5. VJETROENERGIJA ................................................................................................................
6. BIOMASA .....................................................................................................................
6.1. Drvna biomasa ....................................................................................................
6.2. Nedrvna biomasa ...............................................................................................
6.3. Biodizel ...............................................................................................................
6.4. Biogas ..................................................................................................................
7. ENERGIJA SUNCA .....................................................................................................
7.1. Solarni kolektori .....................................................................................................
7.2. Pasivno korištenje Sunčeva zračenja ........................................................................
8. KRUTI OTPAD .......................................................................................................................
8.1. Elektrane na biomasu i otpad ..................................................................................
8.2. Tehnologija izgaranja na rešetci ..............................................................................
9. GEOTERMALNA ENERGIJA ..............................................................................................
8
10
11
12
13
14
15
16
16
18
20
20
22
24
25
26
27
10. ZAKLJUČAK ...................................................................................................................
30
11. LITERATURA ................................................................................................................. 31
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
4
1. UVOD
Globalno posmatrano možemo reći da je u
«svojoj energetskoj istoriji» svijet došao do
kraja jedne epohe kada nafta ne može biti osnova
za planiranje budućeg razvoja i kada se postavlja
pitanje - šta dalje?
Odgovor je u uvoĎenju novih energija kao
neodložne potrebe i poziv da se intenzivira rad na
usavršavanju korištenja i pronalaženja novih
alternativnih - izvora energije.
U obnovljive izvore energije spada energija
Sunca koja se nalazi i u izvorima energije, kao
što su: hidroenergija, energija vjetra, energija iz
biomase itd. U posebnu vrstu alternativnog izvora
spada geotermalna energija i vodonična
tehnologija, kao i mogućnost recirkliranja
otpadnog materijala i povratno korištenje energije.
Korištenje obnovljivih izvora energije važno je i
zbog slijedećeg:
1. Smanjenja ovisnosti o energiji iz
uvoza
2. Povećava se mogućnost zapošljavanja
domaće radne snage
3. Produženje trajanja rezervi primarnih
energetskih izvora
4. Pozitivnog odnosa prema čovjekovoj
okolini
5. Energetskoj diverzifikaciji
U daljem tekstu, uvažavajući sve naprijed
navedeno, razmotreni su neki oblici od
objektivno mogućih primjena obnovljivih izvora
u BiH.
Slika 1. Obnovljivi izvori energije
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
5
2. EVROPSKA STRATEGIJA ZA ENERGIJU
Energetska politika bila je u samom središtu
ideje Evropske integracije ne samo kroz Mesina
deklaraciju nego i uz stvaranje Zajednice uglja i
čelika, 1952. godine. Nedavno je Evropa
obilježila pedesetu godišnjicu sporazuma iz
Rima, a takoĎe i pedesetu godišnjicu
Sporazuma Euroatom.
Kyoto protokol, čije se oabeveze trebaju ispuniti
do 2012. godine, do sada su ratificirale 160
država a meĎu onima koji su potpisali i
ratificirala je i BiH. Prema protokolu se obaveze
dijele na obaveze razvijenih zemala i zemalja u
razvoju. To nam donekle olakšava trenutnu
situaciju ali svakako obaveze za primjenu čistih
tehnologija i zaštitu okoline čini još i većim.
Energija ponovo, 2009 godine dobiva svoj pravi
i istinski značaj na vrhu Evropskog
interesovanja. U Berlinu su 25. marta
predsjednici Evropskih država i vlada, zatim
Predsjednik Evropskog parlamenta i
Predsjednika Komisije, potpisali deklaraciju koja
gleda u budućnost, deklaraciju o solidarnosti sa
budućim generacijama i okolinskom održivosti
što je bila jedna od centralnih tema pomenutog
skupa. Deklaracija je bez obzira na odreĎene
nesuglasice temeljena na odlukama koje su na
zasjedanju Evropskog vijeća donesene 8. i 9.
marta 2009. Temelj deklaracije jeste odluka o
energiji, klimatskim promjenama i održivosti
što pokazuje i Evropi i Svijetu da su odluke
Evropske komisije ozbiljne i da su njene ambicije
i propraćene i urgentnim akcijama ubudućnosti.
Evropa sukladno tome mora preuzeti vodeću
ulogu u borbi protiv klimatskih promjena.
Činjenica da su zadnjih 13 godina, a posebno
2007. godine, najtoplije od kako se vrše
mjerenja govore dovoljno upozoravajuće.
Komisija je tokom mjeseca januara predložila
dvije važne stvari:
• EU Strategiju za energiju, i
• EU strategiju za suprostavljanje
klimatskim promjenama.
Evropa će stakleničke gasove smanjiti za 20% u
odnosu na referentnu godinu (1990.), smanjit će ili
sačuvati 20% energije i ono što je najvažnije
povećet će se učešće u potrošnji energije iz
obnovljivih izvora energije sa sadašnjih 7% na 20
% do 2020. godine. Detalji nisu precizirani ali to
znači da će svaka zemlja članica EU morati
razmotriti i sama donijeti odreĎene mjere kako
bi dostigla postavljene standarde.
Posebno ova godina ukazuje na velike probleme,
snijeg na Alpama se topi, vegetacija je krenula
znatno ranije, količine stakleničkih gasova su
povećane za 80%, nesigurnost i neizvjesnost u
snabdjevanju energijom je sve više prisutna
kako zbog problema sa isporukom gasa tako i
zbog nestabilnih cijena nafte. Ovi dogaĎaji su
istakli dva značajna pitanja:
1. Potrebu da se zajedničkom akcijom
svijetu šalje jasan signal da su klimatske
promjene ozbiljan problem i da Evropa u
tom smislu ima namjeru da preuzme
vodeću ulogu.
2. Tržištu nafte i gasa Evropa želi da
pošalju jasnu poruku da neće prihvatiti
povećanu ovisnost o uvozu iz politički
nestabilnih područja nego će biti
učinjeno ono što je neophodno kako bi
Evropa povećala korištenje obnovljivih
izvora i time povećala svoju
neovisnost.
Porast uvoza nafte u periodu 2005.-2020. godina
u Evropu biti će oko 20%, a gasa oko 90% i ovaj
uvoz će se realizirati sa Srednjeg Istoka, Rusije i
ostatka Zajednice nezavisnih država. Procjena je
da će u periodu do 2010. godine porasti procenat
potrošnje energije iz obnovljivih izvora na svega
9-10% umjesto proklamovanih 12%. Porast
korištenja biogoriva sa 0,5% u 2003. godine na
1% u 2005. godini nije dovoljna, a problem je i
što je porast zabilježen samo u uskom krugu
zemalja kao što su Švedska, Njemačka, Austrija,
Francuska i Litvanija. Bez obzira na navedeno
procjena je da će u 2010. godini biti nivo
potrošnje biogoriva oko 4%.
Konačno imajući u vidu sve probleme, razlike i
stupanj razvoja te spremnosti i osposobljenost da
se ide u navedenim pravcima EU komisija se
opredijelila za mješoviti pristup:
1. Generalni cilj za smanjenje stakleničkih
gasova je 20% u 2020. godini u odnosu
na 1990. godinu.
2. Potvrda cilja smanjenja potrošnje energije
za 20% do 2020, godine u poreĎenju sa
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
6
onim ukoliko se ne bi učinilo ništa.
3. Opšti cilj za primjenu obnovljivih izvora
energije do 2020. godine je 20%.
4. Minimalni cilj za biogoriva u 2020.
godini je 10% od količina nafte i dizela
potrošenih na odreĎenom tržištu.
3. IZVORI ENERGIJE U BOSNI I HERCEGOVINI
Osnovni domaći izvori energije u BiH su ugalj i
hidroenergija. Bosna i Hercegovina uvozi gas i
naftu. Struktura primarne energije je ugalj 56% i
hidroenergija 10%, tečna goriva 28% i gas 6%.
U prijeratnom periodu potrebe Bosne i
Hercegovine za naftnim derivatima bile su od 1,5
do 1,7 miliona tona godišnje. Poslije rata u BiH
je uvezeno 1,1 milion tona naftnih derivata i iz
Rafinerije Bosanski Brod tržištu je isporučeno
120 hiljada tona što čini ukupni plasman od
1,220 miliona tona naftnih derivata. MeĎutim ovdje
treba dodati i činjenicu nekontroliranog uvoza/sive
ekonomije i to u količinama od oko 380 hiljada
tona što čini procjenjenu potrošnju od oko 1,6
miliona tona naftnih derivata uvezenih u BiH.
Proizvodnja električne energije u BiH 1990.god.
iznosila je 12.613 GWh, a potrošnja 11.535 GWh.
Rehabilitacijom oštećenih kapaciteta u BiH tokom
posljednjih godina omogućena je proizvodnja od
11.257 GWh u 2003. godini, a potrošnja je
iznosila 10.470 GWh. Od ukupnih količina u
hidroelektranam je proizvedeno 46% dok je 54%
proizvedeno u termoelektranama. Osnovna
karakteristika BiH energetike je već dobro
poznata neorganiziranost i slaba efikasnost
korištenja energije u cijelom životnom ciklusu.
Posljedica toga je jako velika energetska
intenzivnost. Bosna i Hercegovina je 1991.
godine imala gotovo 2,5 puta veću potrošnju
energije po jedinici GDP od nekih bivših
jugoslovenskih republika.
Tome treba dodati i činjenicu da se o
obnovljivim izvorima energije kao budućem
važnom segmentu Evropske i Svjetske energetske
strategije u BiH skoro i ne razgovara. Istina
postoje pojedinačni ali nedovoljni pokušaji da se
ovim izvorima posveti dužna pažnja.
4. OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
U daljem tekstu, uvažavajući sve naprijed
navedeno, razmotrit ćemo neke od obnovljivih
izvora čija je primjena objektivno moguća u BiH.
Potencijalni izvori energije iz obnovljivih
izvora, čiji su primjeri dati, omogućuju njihovu
primjenu od individualnih domaćinstava preko
poljoprivrednih dobara i svakako do industrijske
primjene.
4.1. Hidroenergija
Sunčeva enegija koja dopire do Zemljine
površine izaziva isparavanje vode na
površinama okena, rijeka i jezera, ali i sa
površine tla i iz biljaka. Ta se voda podiže u
obliku vodene pare na neku visinu i stvaraju se
oblaci.
Oborine padaju na zemlju, pa ta voda ima
potencijalnu energiju prema razini mora. Ako je
prosječna visina kopna 700 m iznad mora,
površina kopna 130.106 km2 i ako su prosječne
padavine 0.9 m vodenog taloga onda je ukupna
potencijalna energija oborina koje padaju na
kopno oko 220.000 TWh godišnje. Za
usporedbu današnja svjetska proizvodnja je oko
2800 TWh godišnje. Ali samo manji dio te
potencijalne energije se može upotrijebiti jer je
potrebna odreĎena koncentracija vode, a to se
ostvaruje u vodotocima. Od padavina koje
padaju na kopno samo mali dio stiže u vodotoke,
ostalo preuzimaju biljke ili odlazi u unutrašnjost
zemlje. Za svaku tačku vodotoka (profil
vodotoka) moguće je na osnovu topografije
zemljišta odrediti površinu zemljišta ili tzv.
oborinsko područje sa kojeg voda dotiče u
vodotok. Omjer količine vode koja se tokom
godine pojavljuje u vodotoku (na posmatranom
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
7
profilu) i količine padavina na oborinskom
području (na posmatranom profilu) zovemo
faktor oticanja. On ovisi o klimi, topografskim i
geološkim uticajima. Kreće se u širokim
granicama (0.25-0.95).
4.2. Energija vodotoka
Količina vode koja protiče vodotokom u jedinici
vremena (m3/s) ili protok nije konstantna
veličina, već ovisi o oborinama, topljenju
snijega, količini vode koja podzemnim putem
dotiče do vodotoka. Može se računati da je
protok u toku 24 sata konstantan (srednji dnevni
protok). Aritmetička sredina dnevnih protoka u
jednoj godini je srednji godišnji protok, a u nizu
godina (25-40 godina) srednji višegodišnji
protok. Idući od izvora ka ušću prosječni
višegodišnji dotok sve više raste jer se
povećavaju oborinska područja pa su količine
vode od oborina koje gravitiraju vodotoku sve
veće. Istodobno od izvora ka ušću kota razine
površine vode postaje sve manja. Svakom
profilu vodotoka odgovara odreĎena kota H
(visina iznad površine vode u metrima) i
odreĎeni srednji višegodišnji protok Q (m3/s).
Kada iskorištavamo potencijalnu energiju vode
izmeĎu dvije kote govorimo o korištenju vode
na padu koji je jednak razlici kota.
Slika 2. Hidroelektrana Itaipu Slika 3. Brana na jezeru Modrac kod Tuzle
U posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije
u hidroelektranama je utrostručena, ali je time
udio hidroenergije povećan sa 2.2% na 3.3%. U
nuklearnim elektranama u istom je razdoblju
proizvodnja povećana gotovo sto puta. To je
zbog toga jer korištenje hidroenergije ima svoja
ograničenja. Ne može se koristiti posvuda jer
podrazumijeva obilje brzo tekuće vode, a
poželjno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer
se električna struja ne može jeftino uskladištiti.
Da bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja
grade se brane i akumulacijska jezera. To znatno
diže cijenu cijele elektrane, a i diže se razina
podzemnih voda u okolici akumulacije.
Razina podzemnih voda ima dosta utjecaja i na
biljni i životinjski svijet, pa prema tome
hidroenergija nije sasvim bezopasna za okoliš.
Veliki problem kod akumuliranja vode je i
zaštita od potresa, a u zadnje vrijeme i zaštita od
terorističkog čina. Protok kod HE je veoma
promjenljiv pa se nikada ne gradi HE kapaciteta
koja može iskoristiti svu vodu, u doba velikih
protoka, jer u ostalim periodima mašine ne bi
mogle raditi punim kapacitetom. Zato je srednji
iskoristivi protok manji od srednjeg
višegodišnjeg protoka. Imamo i gubitke u
cjevovodima i mašinama. Znači da imamo
količinu energije i snage koja je manja od
srednje snage i energije vodotoka. Količina
energije koja bi se mogla obuhvatiti izgradnjom
ekonomičnih postrojenja nazivamo ekonomski
iskoristivom energijom vodotoka. Radi što
slikovitijeg prikaza tabelarno su dati podaci o
iskoristivim vodenim snagama i ostvarenoj
proizvodnji u 2000. godini u HE, te grafikom je
dan prikaz iskorištenosti vodene snage u svijetu:
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
8
Tabela 1. Podaci o iskoristivim vodenim snagama
Teh. iskoristive vodne snage
(TWh/god)
Ostvarena proizvodnja
(TWh/god)
Iskorištenje vodnih snaga
(%)
Amerika 6875 1210.5 17.6
Evropa 1330 620.9 46.7
Bivši SSSR 2190 227.9 10.4
Afrika 3140 75.6 2.4
Azija i
Pacifik 5755 544.2 9.5
Svijet 19290 2679.1 13.9
Slika 4. Prikaz iskorištenosti snage vode po kontinentima
Najveće su snage u Americi (oko 36% ukupnih),
zatim u Aziji (oko 30%) i Africi (oko 16.3%).
Evropa ima tek oko 7% ukupnog iznosa.
Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25%
svjetskog hidroenergetskog potencijala. Većina
neiskorištenog potencijala nalazi se u
nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u
njima očekuje znatan porast potrošnje energije.
Preostali potencijal u elektranama snage preko
10 MW može biti iskorišćen u 52 HE prosječne
snage od oko 25 MW. Znatan broj budućih
hidroakumulacija će imati višenamjenski
karakter (snabdjevanje vodom, vodoprivreda,
energetika). Najveći projekti, planirani ili
započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju,
Vijetnam, Brazil, Peru... Rastuća potreba za
energijom pri tome često preteže nad brigom o
utjecajima na okoliš, a dimenzije nekih zahvata
nameću dojam da je njihovo izvoĎenje ne samo
stvar energije nego i prestiža.
4.3. Hidroelektrane
Hidroelektrane su energetska postrojenja u
kojima se potencijalna energija vode pretvara
prvo u mehaniču energiju (preko hidrauličnih
turbina), a potom u električnu energiju
(podsredstvom el. generatora). Energetske
karakteristike svake HE zavise od vodotoka na
kome se ona gradi, odnosno od protoka, ukupne
raspoložive vode i njene raspodjele tokom
godine i pada. Protok, pad i količina vode ne
mogu se po volji birati, jer su to inherentne
karakteristike svakog rječnog toka i položaja
elektrane. MeĎutim, konstrukcionim mjerama
mogu se poboljšati uslovi za korišćenje
prirodnog vodnog potencijala, u prvom redu
pregraĎivanjem vodnog toka branom i
formiranjem akumulacionih jezera. Na taj se
način podiže nivo vode i iskoristivi pad se
koncentriše na znatno kraću dionicu rječnog
toka, uz istovremeno smanjenje gubitaka pada.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
9
HE su okarakterisane i sa veličinom
akumulacionog bazena, gdje treba razlikovati
ukupnu i korisnu zapreminu bazena.
Postoje tri osnovne vrste hidroelektrana:
1. protočne,
2. akumulacijske (Hydroelectric Dam)
3. i reverzibilne (Pumped-storage Plants)
hidroelektrane.
Po definiciji protočne hidroelektrane su one koje
nemaju uzvodnu akumulaciju ili se njihova
akumulacija može isprazniti za manje od dva
sata rada kod nazivne snage. To znači da se
kinetička energija vode koristi skoro direktno za
pokretanje turbina. Prednost takve izvedbe je
vrlo mali utjecaj na okoliš i nema dizanja razine
podzemnih voda. Režim rada protočnih HE
odreĎen je dotokom vode u akumulaciju, dok se
u slučaju akumulacionih HE mogu vršiti
izravnavanja proizvodnje u kraćim i/ili dužim
vremenskim intervalima. Zavisno od veličine tih
intervala akumulacione HE se dijele na
hidroelektrane sa dnevnom, nedeljnom,
sezonskom i višenedeljnom akumulacijom.
Klasifikacija konvencionalnih HE vrši se na
osnovu vremena pražnjena akumulacije (TPR).
To je vrijeme potrebno da se isprazni korisna
akumulacija sa instalisanim protokom
hidroelektrane Qi, uz pretpostavku da u tom
periodu nema dotoka u rezervoar, gubitaka vode
usled poniranja, isparavanja i preliva. Na slici je
prikazan princip akumulacijske hidroelektrane
(pribranske).
Slika 5. Princip pribranske akumulacijske hidroelektrane
Glavni dijelovi takve elektrane su akumulacija,
brana, zahvat, gravitacijski dovod, vodna
komora, zasunska komora, tlačni cjevovod,
strojarnica i odvod vode. Postoje dvije izvedbe
akumulacijskih hidroelektrana: pribranska i
derivacijska. Pribranska se nalazi ispod same
brane, a derivacijska je smještena puno niže od
brane i cjevovodima je spojena na akumulaciju.
Akumulacijske hidroelektrane su najčešći način
dobivanja električne energije iz energije vode.
Problemi nastaju u ljetnim mjesecima kad
prirodni dotok postane premali za funkcioniranje
elektrane. U tom slučaju se brana mora zatvoriti
i potrebno je održavati bar razinu vode koja je
biološki minimum. Veliki problem je i dizanje
razine podzemnih voda. Potrošnja električne
energije ovisi o dobu dana, danu u sedmici,
godišnjem dobu itd. U ponedjeljak je špica
potrošnje, ali je vrlo velika potrošnja i u svim
ostalim radnim danima. Vikendom obično pada
potrošnja električne energije. Za popunjavanje
dnevnih špica potrošnje grade se reverzibilne
hidroelektrane. Ove hidroelektrane slične su
derivacijskim, ali protok vode je u oba smjera
kroz derivacijski kanal. Kad je potrošnja
energije mala voda se pumpa iz donjeg jezera u
gornju akumulaciju. To se obično radi noću, jer
je tada potrošnja energije najmanja. Danju se
prebacuje na proizvodnju električne energije i
tada se prazni gornja akumulacija. To nije baš
energetski najbolje rješenje, ali je bolje nego
napraviti još nekoliko termoelektrana za
pokrivanje dnevnih špica potrošnje.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
10
Konvencionalne HE imaju uvijek smijer
kretanja vode od akumulacionog bazena ka
turbini, tako da ih karakteriše samo turbinski
pogon. Zavisno od smještaja mašinske graĎevine
ih i klasificiramo kao pribranske i derivacione.
Slika 6. Podužni presjek derivacione hidroelektrane Slika 7. Pribranske hidroelektrane
Ako je postrojenje (mašinska hala) HE
smještena neposredno u podnožju brane koja je
omogućila koncentraciju pada možemo
upotrijebiti sav dotok koji dolazi do HE. To je
tzv. pribranski tip HE. Kod većih padova
gradimo derivacioni tip gdje vodu kanalima ili
cjevima dovodimo do mašinske hale. Ovde
ostaje neiskorišteni dotok izmeĎu brane i
postrojenja pa je još veća razlika izmeĎu
tehnički iskoristive i bruto energije vodotoka.
Reverzibilne HE okarakterisane su postojanjem
gornjeg i donjeg akumulacionog bazena i
pumpnog turbinskog postrojenja. U periodima
malih opterećenja voda iz donjeg bazena se
pumpa u gornji bazen (pumpni pogon), da bi se
u periodu velikih opterećenja voda iz gornjeg
bazena propuštala kroz turbine u cilju
proizvodnje električne energije, kao u
konvencionalnim HE (turbinski pogon). Njihov
globalni faktor opterećenja je reda 70%.
Na slijedećoj slici dat je prikaz jedne takve
reverzibilne hidrocentrale:
Slika 8. Šema tipične reverzibilne hidroelektrane
4.4. Male hidroelektrane
Orijentacija na korištenje malih hidropotencijala
zahtjeva de se prilikom razrade dugoročne
razvojne politike utvrde raspoložive energetske
mogućnosti malih vodotoka, ali bez izrade
odgovarajuće tehničke dokumentacije to je
nesagledivo. Neki autori tvrde da mali
energetski potencijali iznose 5-7%, a drugi oko
10% ukupnog energetskog potencijala zemlje.
Te se procjene stalno mijenjaju i ovise o tome
kako definišemo gornju instalisanu snagu MHE.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
11
4.5. Pojam i definicija MHE
U literaturi se mogu naći razni podaci o tome
kako definisati MHE. Gotovo se ne može naići
na dvije zemlje sa identičnom podjelom.
Osnovni parametri, koje bi trebalo koristiti u
klasifikaciji MHE jesu:
instalisana snaga agregata
vrsta agregata u odnosu na turbinu i
način rada
broj okretaja
način rada o odnosu na opšti energetski
sistem
instalisani pad, itd.
Prema snazi turbine imamo podjelu na mikro
turbine snage do 100 kW, mini turbine snage do
1 MW, te male ili srednje turbine snage do 10
MW. TakoĎer prema raspoloživom padu i snazi
imamo podjelu koja je prikazana u tabeli.
Tabela 2. Podjela malih hidroelektrana
Tip HE Snaga (Kw) Pad (m) mali Pad (m) srednji Pad (m) veliki
Mikro HE do 50 ispod 15 15-50 preko 50
Mini HE 50-500 ispod 20 20-100 preko 100
Male HE 500-5000 ispod 25 preko 130
Podjela MHE prema raspoloživom padu
prihvaćena je u većini zemalja koje su prema
instaliranom padu tipizirale opremu. Tako, na
primjer, jedan broj proizvoĎača elektromašinske
opreme u SAD proizvodi standardizovane
agregate u koje se uključuje turbina, sinhroni
generator sa sistemom automatske regulacije,
ulazni ventil, kontrolna ploča za maximalne
padove od 15 m i snage od 10 do 5000 kW.
MHE se dalje dijele:
a) Prema zahvatu:
protočna s bočnim zahvatom iz glavnog
vodotoka
sa akumulacijom-branom, sa dnevnim,
nedeljnim, godišnjim ili višegodišnjim
izravnavanjem
b) Prema regulisanosti protoka:
MHE sa protokom koji se može
podešavati-regulacija protoka na ulazu u
turbinu (ručna ili automatska)
sa stalnim protokom, bilo zbog stvarne
prirode opterećenja, ili uništavanjem
viška energije
c) Prema povezanosti sa mrežom i načinom
rada:
izolovane elektrane-samostalni rad
elektrane vezane na mrežu-paralelni rad
elektrane koji rade pod režimom: on-off
elektrane u kojima radi jedna, dvije ili
više jedinica
elektrane koje rade po potrebi, ovisno
prema potrošnji
d) Prema instalisanoj snazi HE za naše uslove:
džepne HE do 20 kW
mini HE od 20 do 500 kW
male HE od 0.5 do 1 MW
male HE od 1 do 3 MW
srednje HE od 3 do 10 MW
velike HE preko 10 MW
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
12
Na slici 9. je prikazana šema jedne male
hidrocentrale te mogućnost njene izgradnje na
relativno malim riječnim tokovima i sa malim
padom.
Slika 9. Šema MHE – mali pad
4.6. Prednosti i nedostaci MHE
Prednosti izgradnje MHE u odnosu na izgradnju
drugih izvora energije su mnogobrojni:
u odnosu na velike HE nemamo
plavljenja širokih područja (kako bi se
obezbjedio prostor za akumulaciju vode)
i narušavanja lokalnog ekološkog
sistema;
mogu obezbijediti navodnjavanje
zemljišta, kao i snabdijevanje vodom
okolnih naselja, izgradnju ribnjaka i
zaštitu od poplava;
smanjuju investiciona ulaganja za
elektrifikaciju udaljenih naselja od opšte
električne mreže, a elektrifikacijom
takvih ruralnih naselja doprinosi se
unapreĎenju;
eksploatišu se uz veoma male
materijalne troškove;
radni vijek je vrlo dug, oko 30 godina,
mada ima MHE koje već rade 80
godina.
Naravno, MHE kao izvori energije, u odnosu na
druge slične izvore imaju nedostatke, a to su:
visoki investicioni troškovi po
instalisanom kW;
veliki troškovi istraživanja u odnosu na
ukupne investicije;
eksploatacija zavisi od postojećih
resursa;
zahtijeva integralno vodoprivredno
rješenje, s tim što se prednost mora dati
sistemima za snadbjevanje vodom i za
navodnjavanje, zato MHE moraju raditi
sa instalisanim protokom koji je odreĎen
prema drugim potrošačima:
ako radi autonomno, proizvodnja
električne energije zavisi od potrošnje,
pa višak ostaje neiskorišten.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
13
5. VJETROENERGIJA
Upotreba vjetra kao izvora energije datira nekih
2000 godina unazad, kada je korištena u Perziji
za mljevenje žita.
Tridesetih godina ovog vijeka počinje
izgradnja prvih vjetro-elektroenergetskih
postrojenja. Prvi veći vjetrogenerator pušten je
u rad u Vermountu (SAD) i bio je instalisane
snage 1,25 MW. Zatim je zaustavljen razvoj
vjetro generatora sve do sedamdesetih godina
ovog vijeka.
Prema nekim procjenama kao što je i procjena
GTZ, u Bosni i Hercegovini se do 2010. godine
može instalirati oko 650 MW ekonomski
isplativih vjetropotencijala.
Kada se govori o iskorištavanju energije vjetra
misli se na dobijanje električne energije iz
energije vjetra pomoću vjetroelektrana koje će
raditi u elektronaponskom sistemu
elektroprivreda. Da bi se odredio vjetropotencijal
odreĎenog područja potrebno je izvršiti odreĎena
mjerenja, prema propisima WMO u definiranom
vremenskom intervalu.
Slika 10.Mapa mogućih lokacija vjetroelektrana Slika 11. Farma vjetroelektrana» na morskoj površini
Na slici 10. su prikazane moguće lokacije
vjetroelektrana na području Bosne i
Hercegovine. Mjerenja se odnose za visinu
mjerenja od 10 metara iznad tla i period mjerenja
od 1 godine kao i one lokacije koje će biti
tretirane.
Za područje Podveležja mjerenja su počela još
2002. godine i ona su vršena na višim visinama
od 40 metara i vršena su na mikrolokacijama. Za
sada su to najbolje lokacije u BiH. Prema
istraživanjima naših stručnjaka u BiH bi se
moglo instalirati preko 1000 MW ekonomski
isplativih vjetroenergetskih potencijala.
Vjetroelektrane se mogu instalirati na raznim
pozicijama na kopnu ili u priobalju kao na
mjestima blizu kopna (Slika 11.).
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
14
6. BIOMASA
Biomasa je obnovljiv izvor energije, a čine je
brojni proizvodi biljnog i životinjskog svijeta.
Može se direktno pretvarati u energiju
izgaranjem te tako proizvesti vodena para za
grijanje u industriji i domaćinstvima te dobivati
električna energija u malim termoelektranama.
Slika 12. Biootpad
Općenito, biomasa se može podijeliti na drvnu,
nedrvnu i životinjski otpad, unutar čega se mogu
razlikovati: drvna biomasa (ostaci iz šumarstva,
otpadno drvo), drvna uzgojena biomasa
(brzorastuće drveće), nedrvna uzgojena biomasa
(brzorastuće alge i trave), ostaci i otpaci iz
poljoprivrede, životinjski otpad i ostaci.
Sa stanovišta poljoprivredne proizvodnje
posebno je interesantno dobivanje energije iz
biomase. Glavni adut u korištenju biomase kao
izvora energije su obilni potencijali, ne samo u
tu svrhu zasaĎene biljne kulture već i otpadni
materijali u poljoprivrednoj i prehrambenoj
industriji. Plinovi koji nastaju korištenjem
biomase mogu se takoĎer iskoristiti u
proizvodnji energije, a okolne šume su dovoljan
filter za emisiju CO2 koji se oslobaĎa u
proizvodnji goriva iz biomase. MeĎutim,
spaljivanjem biomase stvaraju se i drugi
zagaĎujući plinovi te otpadne vode. Samo je u
velikim pogonima isplativa izgradnja ureĎaja za
reciklažu otpada, dok u manjim to nije isplativo
pa se postavlja pitanje koliko je to u ekološkom
smislu profitabilno. Osim toga, prikupljanje,
transport i skladištenje biomase vrlo je skupo,
što je još jedan nedostatak ove tehnologije.
Biomasa (eng. biomass, njem. Biomasse) je u
raznim izvornicima različito odreĎena, ali se kao
osnovna može navesti odrednica prema Uredbi o
graničnim vrijednostima emisije onečišćujućih
tvari u zrak iz stacionarnih izvora (NN 140/97):
"Biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili
dijelova biljaka kao što su drvo, slama, stabljike
žitarica, ljušture itd."
Danas se primjena biomase za proizvodnju
energije potiče uvažavajući načelo održivog
razvoja. Najčešće se koristi drvna masa koja je
nastala kao sporedni proizvod ili otpad te ostaci
koji se ne mogu više iskoristiti. Takva se
biomasa koristi kao gorivo u postrojenjima za
proizvodnju električne i toplotne energije ili se
preraĎuje u plinovita i tekuća goriva za primjenu
u vozilima i domaćinstvima. Postoje razne
procjene potencijala i uloge biomase u globalnoj
energetskoj politici u budućnosti, no u svim se
scenarijima predviĎa njezin značajan porast i
bitno važnija uloga. Za usporedbu može
poslužiti podatak kako je 1990. godine potrošnja
energije u svijetu iznosila 376,8 EJ, a 2050.
godine se prema raznim scenarijima očekuje
potrošnja od 586 do 837 EJ.
Čovjek se oduvijek služio biološkim
energetskim izvorima, koristeći proizvode
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
15
fotosinteze biljaka ne samo kao hranu nego i kao
gorivo. Do početka intenzivne upotrebe fosilnih
goriva drvo je bilo primaran i gotovo jedini
izvor energije. Glavna prednost biomase u
odnosu na fosilna goriva je neuporedivo manja
emisija štetnih plinova i otpadnih tvari. Računa
se da je opterećenje atmosfere s CO2 pri
korištenju biomase kao goriva zanemarivo,
budući da je količina emitiranog CO2 prilikom
izgaranja jednaka količini apsorbiranog CO2
tokom rasta biljke.
6.1. Drvna biomasa
Osnovne su značajke pri primjeni šumske ili
drvne biomase kao energenta jednake kao kod
svakog goriva:
hemijski sastav
ogrjevna vrijednost (ogrjevnost)
temperatura samozapaljenja
temperatura izgaranja
fizikalna svojstva koja utječu na ogrjevnost
(npr. gustoća, vlažnost i dr).
Temeljna veličina za proračun energije iz
odreĎene količine drva jest njegova ogrjevnost
(ogrjevna vrijednost). Najveći utjecaj na nju ima
vlažnost (udio vlage), potom hemijski sastav,
gustoća i zdravost drva. Za naše podneblje i
vrste drveća važno je za njegovu ogrjevnost
utvrditi ubraja li se ono u meko ili tvrdo drvo,
jer je udio pojedinih sastojaka pri tome različit, a
različita je i tvar koja se može koristiti kao
gorivo.
Tabela 3. Ogrjevnosti raznih vrsta drva
VRSTA DRVA GUSTOĆA R
kg/m3
OGRJEVNOST
W = 0 %, MJ/kg
OGRJEVNOST PRI W = 15% ( H 15 )
MJ/kg GJ/m3 GJ po prm (*)
grab 830 17,01 13,31 11,047 7,773
bukva 720 18,82 14,84 10,685 7,479
hrast 690 18,38 14,44 9,964 6,975
jasen 690 17,81 13,98 9,646 6,752
brijest 680 - 14,70 9,996 6,997
javor 630 17,51 13,73 8,650 6,055
bagrem 770 18,95 14,97 11,527 8,069
breza 650 19,49 15,43 10,029 7,020
kesten 570 - 13,29 7,575 5,302
vrba bijela 560 17,85 13,65 7,644 5,351
vrba siva 560 17,54 13,73 7,689 5,382
joha crna 550 18,07 14,21 7,815 5,470
joha bijela 550 17,26 13,52 7,436 5,205
topola crna 450 17,26 13,15 6,084 4,259
smreka 470 19,66 15,60 7,332 5,132
jela 450 19,49 15,45 6,952 4,866
bor obični 520 21,21 16,96 8,819 6,173
ariš 590 16,98 14,86 8,767 6,137
duglazija 530 19,18 15,20 8,056 5,639
borovac 400 20,41 16,24 6,496 4,457
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
16
6.2. Nedrvna biomasa
Na ogrjevne vrijednosti nedrvne biomase
podjednako utiču udio vlage i pepela. Udio
pepela u nedrvenim biljnim ostacima može
iznositi i do 20% pa značajno utiče na
ogrjevnost. Općenito, supstance koje čine pepeo
nemaju nikakvu energetsku vrijednost.
Tabela 4.Gornja ogrjevna vrijednost i hemijski sastav različite nedrvne biomase
VRSTA NEDRVNE
BIOMASE
H G ,
MJ/kg
UDJELI SASTOJAKA, %
Pepeo C H N S O P K Mg
bambus 15,85 3,98 - - - - - - - -
ječam, cijela biljka 17,6 3,7 46,1 6,63 1,24 0,11 42 7,6 15,4 2,5
silirani kukuruz 17,1 5,5 47,3 7,54 1,85 0,43 39 - - -
kukuruzovina 16,8 5,3 45,6 5,4 0,3 0,04 43 2,2 21,8 4,3
slama uljane repice 17 6,5 48,3 6,3 0,7 0,2 38 - - -
pšenica, cijela biljka 16,99 3,6 46,5 6,84 1,71 0,13 41 5,8 14,5 2
slama pšenice 17,1 5,3 46,7 6,3 0,4 0,01 41 3,1 17 1,5
Osim ostale nedrvne biomase, u BiH bi osobitu
važnost mogli imati ostaci žitarica. Iskustva iz
razvijenih zemalja u Evropi, osobito Danske,
pokazuju kako se radi o vrijednom izvoru
energije koji se ne bi trebao zanemariti.
Ilustrativan je stoga sljedeći primjer. Nakon
berbe kukuruza na obraĎenom zemljištu ostaje
kukuruzovina, stabljika s lišćem, oklasak i
komušina. Budući da je prosječni odnos zrna i
mase (tzv. žetveni omjer) 53%/47%, proizlazi
kako biomase ima približno koliko i zrna. Ako
se razluče kukuruzovina i oklasak, tada je njihov
odnos prosječno 82%/18%, odnosno na
proizvedenu 1 t zrna kukuruza dobiva se i 0,89 t
biomase kukuruza što čine 0,71 t kukuruzovine i
0,18 t oklaska. Iako je neosporno kako se nastala
biomasa mora prvenstveno vraćati u zemlju,
preporučuje se zaoravanje izmeĎu 30 i 50% te
mase, što znači da za energetsku primjenu ostaje
najmanje 30%.
6.3. Biodizel
Biodizel (RME - Repičin Metil Ester) je motorno
gorivo koje se dobija iz ulja repice ili iz drugih
biljnih ulja (sojino, konopljino, suncokretovo)
esterifikacijom sa metanolom uz dodatak
katalizatora (kalijeva ili natrijeva lužina).
Proizvodi se u skoro svim Evropskim zemljama.
Bosna i Hercegovina je danas uz Albaniju jedina
zemlja u Evropi u kojoj biodizel (kao ni ostala
alternativna goriva) još uvijek nije zaživio u bilo
kom obliku (proizvodnja, prodaja, potrošnja), iako
je dobro poznato da nemamo svojih
komercijalnih izvora sirove nafte, niti zemnog
plina i sve potrebne količine ovih energenata
uvozimo.
Slika 13. Molekula biodizela Slika 14. Izgled lanaca biodizela i mineralnog dizela
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
17
S druge strane raspolažemo sa odreĎenim
količinama obradivog zemljišta koje je sada većim
dijelom neobraĎeno, a koje bi sadnjom
odgovarajućih industrijskih biljaka, prije svega
uljane repice i suncokreta moglo postati osnova za
domaću proizvodnju tečnih goriva. Primjera radi
recimo da prema podacima Ministarstva
poljoprivrede, samo Tuzlanski kanton raspolaže
sa više od 100000 ha poljoprivrednog zemljišta.
Ako bi se samo 10% od ovih površina zasijalo
novim kultivarima uljane repice mogla bi se
dobiti količina od preko 10000 tona biodizela
godišnje. Na nivou BiH, prema najnovijim
podacima, imamo oko 400000 hektara oranica
koje se ne obraĎuju, stoje veoma veliki zemljišni
potencijal koji se može izmeĎu ostalog iskoristiti i
za proizvodnju sirovina za biogoriva. Ako bi se
samo 10% ovih površina usmjerilo na
proizvodnju uljane repice mogli bi smo računati
na količine biodizela od oko 50000 tona
godišnje.
Rekultivacijom rudnika se takoĎe mogu dobiti
značajne količine zemljišta koje se može
upotrijebiti za sadnju industrijskih kultura, prije
svega uljarica koje bise mogle iskoristiti za
neprehrambene svrhe kakva je dobijanje biodizela.
Tuzlanski Kanton raspolaže sa oko 10000 ha
zemljišta rudnika koje se treba rekultivirati.
Slika 15. Procentualno učešće sirovina za proizvodnja biodizela
Bosna i Hercegovina teži da uĎe u Euro-Atlanske
integracije, odnosno pristupi Europskoj Uniji. U
EU su trenutno na snazi propisi o primjeni
biogoriva prema kojima sve zemlje EU 2010
godine, moraju 5.75% svojih energetskih potreba
podmirivati iz biogoriva. Prevedeno na naše
uvjete to znači da kada bi smo 2010. ušli u EU,
prema sadašnjoj potrošnji (oko 1.000.000 tona
dizela godišnje) morali bi smo obezbijediti 57.500
t biodizela. Pored sadnje uljarica koje će se
koristiti za proizvodnju biodizela (uljana repica,
suncokret, soja) značajnu sirovinsku osnovu za
proizvodnju biodizela predstavljaju restorani,
kuhinje industrijski pogoni snack-proizvoda te
domaćinstva koja troše značajne količine biljnih
ulja te ga nakon upotrebe (prženja) odbacuju
uglavnom u kanalizaciju.
Kada se sagleda situaciju na čitavom teritoriju
BiH, možemo reći da se radi o veoma značajnim
količinama otpadnog ulja iz ovih izvora koje se
relativno jednostavno može prikupiti, posebno u
urbanim velikim centrima (Sarajevo, Tuzla,
Banja Luka, Mostar, Zenica itd.) Tu su i
domaćinstva koja troše najveće količine ulja i
masti. Prikupljanjem ovih otpadnih ulja i masti bi
se mogla obezbijediti značajna sirovinska osnova
za proizvodnju biodizela.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
18
Slika 16. Šema proizvodnje biodizela
6.4. Biogas
Organski kruti otpaci kao otpaci iz poljoprivrede,
prehrambene industrije, domaćinstava i iz
mnogih drugih izvora su prisutni u velikim
količinama i kod nas, ali se uglavnom odlažu na
deponije zajedno sa drugim otpadom.
Danas se rješavanje organskog otpada izvodi
primjenom bioloških procesa kao što su
anaerobna digestija (fermentacija) i aerobna
razgradnja (kompostiranje).
Prednosti anaerobne digestije u odnosu na
kompostiranje su bolje rukovanje mokrim
otpadom, proizvodnja biogasa kao energenta, kao
i kontrola mirisa.
Anaerobna fermentacija organskog otpada danas
se sve više primjenjuje kao metoda za preradu
stočnih i drugih vrsta organskog otpada radi
proizvodnje bioplina i gnojiva. Ona se odvija
slijedom složenih bioloških reakcija: hidroliza,
kiselinska i metanska fermentacija koju obavljaju
različite vrste mikroorganizama. Proizvod
anaerobne fermentacije organskih sastojaka je
bioplin, a njegovi osnovni sastojci su metan i
ugljikov dioksid.
Slika 17. Postrojenje za biogas
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
19
Unazad desetak godina, anaerobna digestija je
postala dokazana i provjerena tehnologija za
tretman krutog komunalnog otpada, otpada sa
tržnica kao i organskog otpada prehrambene
industrije. U ovome su posebno napredovale
Danska, Holandija, Njemačka, Belgija, Švajcarska
i Francuska, dakle zemlje sa razvijenom
poljoprivredom i stočarstvom.
Značajna prednost anaerobne digestije je u
visokoj fleksibilnosti u pogledu tretmana
različitih tipova otpada, od mokrih do suhih i od
čistih do miješanih otpada. Proizvodnja energije
kod anaerobne digestije je veoma važan
parametar, iako je cijena energije bilježila pad.
Veoma važan parametar kod anaerobne digestije
je dobra kontrola mirisa u poreĎenju sa
postrojenjima za aerobno kompostiranje.
Može se očekivati da će anaerobna digestija sve
više biti kao metoda za izbor BAT (najbolja
raspoloživa tehnologija).
Očekuje se razvoj većih kapaciteta anaerobne
degestije organskog otpada. U usporedbi sa
aerobnim sistemom za kompostiranje, anaerobna
digestija zahtijeva dodatnih 5-15 €/ toni
tretiranog otpada. Za veća postrojenja (iznad
50.000 t/god), troškovi rada su sve više približni.
Može se očekivati da će kapaciteti anaerobne
digestije otpada dostići 2 mil. t/god do 2010.god.
TakoĎe, sve više će se koristiti mješanog i
prljavog otpada kao alternativa ne samo
aerobnom kompostiranju nego i spaljivanju.
Dalji razvoj se može očekivati u integralnim
postrojenjima koja će tretirati aerobno i anaerobno
kombinovane frakcije otpada.
Prilikom razgradnje biomase nastaje plin metan.
Metan (CH4) je plin bez boje mirisa i okusa, sto
znači da ga čovjek ne može svojim čulima
osjetiti. Molekularna masa mu je 16,03, gustina
0,716kg/Nm3 i relativna gustina u odnosu na
zrak 0,554. Slabo je rastvorljiv u vodi – svega
3,5 zapremina u 100 zapremina vode. Vrlo je
inertan i nije otrovan ali povećanjem
koncetracije u zraku utiče na smanjenje sadržaja
kisika u njemu. Porijeklo metana je vezano za
biološku razgradnju organskih komponenti u
otpadu a prije svih celuloze i lignina, hemizam
ovog procesa može se prikazati preko jednačine
razlaganja celuloze:
2C6H10O5 ------ 5CH4 + 5CO2 + 2C
4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 + 3H2O + C9H6O
Gdje je : C9H6 - čvrsti ostatak
Metan gori blijedoplavim plamenom, a toplota
sagorjevanja iznosi 56,19 KJ/kg. Metan je
eksplozivan u smjesi sa zrakom u granicama od
5 do 15 %. Reakcija metana sa kisikom se odvija
po jednačini:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Ako se sagorjevanje metana vrši u zraku reakcija je sljedeća:
CH4 + 2(O2+4N2) = CO2 + 2H2O + 8N2
To znači da jedna zapremina metana može da
sagori pod uticajem cjelokupnog kisika koji je
sadržan u 10 zapremina zraka. U tom slučaju
eksplozija je najjača i odgovara sadržaju od oko
9,5% metana ili jedanestom dijelu zapremine.
Temperatura paljenja metana iznosi 650-750°C,
ali može biti niža i viša zavisno od
procentualnog sadržaja mentana u zraku,
prisustva drugih plinova od izvora paljenja.
Metan sadrži komponente koje oštećuju ozonski
omotač i izaziva efekat staklene bašte.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
20
7. ENERGIJA SUNCA
Više miliona godina Sunce daje energiju koja je
sadržana i u uglju i u nafti. Sunce pokreće
vjetrove, okeanske struje, uragane i tornada, a
daje i energiju kojom biljke sintetišu hranu.
Količina solarne energije koja doĎe do površine
zavisi od lokacije na površini.
Prolaskom kroz Zemijinu atmosferu Sunčeva
energija se apsorbuje i samo preostali dio padne
po 1 m2 Zemljine površine. Količina energije koja
dospije do površine Zemlje je oko 0,83 kW po m2
za svakih osam sati sunčanog dana. Prema tome,
maksimum od 6,4 kWh energije se regeneriše
svaka 24 sata.
Energija Sunčeva zračenja se rasprostranjuje po
površini Zemlje ovisno o geografskoj širini,
godišnjem dobu i dužini dana. Kada se govori o
iskorištenju Sunčeva zračenja kao izvora energije,
uvijek se misli na energiju zračenja koja dopire do
Zemljine površine.
Prosječna dnevna energija Sunčeva zračenja u
nekom mjesecu dobije se kao aritmetička
sredina dnevnih energija za sve dane u
promatranom mjesecu. Pri prolazu kroz atmosferu
jedan dio Sunčeva zračenja apsorbuju plinovi
(kiseonik, vodena para. ugljični dioksid), jedan dio
se reflektira (na molekulama plinova, česticama
prašine), a jedan dio se reemitira. Prema tome
smanjenje energije direktnog Sunčeva zračenja
pri prolasku kroz atmosferu ovisno je o
atmosferskim prilikama (vedro, poluoblačno,
oblačno), o zagaĎenosti atmosfere i o
nadmorskoj visini. Iako se radi o ogromnim
količinama energije Sunčeva zračenja, ipak se u
doglednoj budućnosti ne može očekivati
znatnije zadovoljenje energetskih potreba iz
energije Sunčeva zračenja.
Znatniji problemi pri korištenju energije
Sunčeva zračenja su: mala gustoća energetskog
toka, oscilacija intenziteta zračenja tokom dana,
ovisnost zračenja o klimatskim uslovima,
intenzitet zračenja u pravilu se ne poklapa sa
intenzitetom potrošnje, nemogućnost
nagomilavanja energije kao i njena, još uvijek
neekonomicnost u poreĎenju sa ostalim
energetskim izvorima.
Snaga zračenja koja dopire do Zemljine
površine, a koja bi se mogla iskoristiti, mijenja
se tokom dana i tokom godine, a ovisna je i o
položaju površine na koju dopire zračenje.
Potencijalna energija zračenja je maksimalna
energija koja dopire do površine Zemlje kroz
suhu i čistu atmosferu, a ona ovisi o geografskoj
širini i nadmorskoj visini. Ona postaje manja sa
smanjenjem nadmorske visine (Sunčeve zrake
prolaze duži put) i s povećanjem geografske
širine (upadni ugao zračenja postaje manji).
Za istu nadmorsku visinu i za iste meteorološke
uslove potencijalna energija zračenja za 43°
geografske širine iznosi oko 2500 kWh/m2
godišnje, a na geografskoj širini 46° oko 2400
kWh/m2 godišnje. Ako se pretpostavi daje
maksimalna snaga zračenja 0,9 kWh/m2
i kada
bi ta snaga bila kroz cijelu godinu konstantna, u
tom slučaju bi se godišnje moglo dobiti 7884
kWh/m2. Prema tome, potencijalno iskorištenje
Sunčeva zračenja na 43° geografske širine
iznosi 31,7% a na 46° geografske širine 30,4%.
7.1. Solarni kolektori
Direktno iskorištavanje Sunčevih zračenja
danas se svodi uglavnom za dobivanje topline
preko zagrijanih medija i za neposrednu
pretvorbu u električnu energiju. Toplinska
energija iz Sunčeve energije može se dobiti
pomoću aktivnih i pasivnih sistema. U pasivnim
sistemima koristi se prirodna cirkulacija
zagrijanih medija (obično vode ili zraka), a u
aktivnim sistemima uključeni su posebno
izraĎeni kolektori i pumpe koje omogućuju
prisilnu cirkulaciju medija koji prenosi toplinu.
Direktnom pretvorbom Sunčeva zračenja
pomoću solarnih ćelija može se proizvesti
električna energija. Samo dio zračenja može biti
apsorbiran, jedan dio se reflektira a jedan dio
energije prolazi kroz ozračeno tijelo. Prema
tome se samo apsorbirana energija može
pretvoriti u toplinsku energiju, a reflektiranu i
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
21
propuštenu energiju će apsorbirati tijela u
okolini.
U osnovi postoje dvije vrste kolektora:
1. ravni
2. i koncentrirajući.
Osnovni uslov za kolektore je da maksimalno
apsorbiraju dozračenu energiju, što ravni
kolektori postižu pomoću apsorbera (crni sloj
visokog stepena apsorcije), a koncentrirajući
kolektori pomoću ogledala i leća fokusiraju
Sunčevo zračenje i tako povećavaju ozračenost
apsorbirajuće površine.
Slika 18. Ravni solarni kolektori
Ravni apsorberi (crni apsorberi) sakupljaju sve
boje i sve frekvencije i koriste se za sakupljanje
solarne energije tamo gdje su neophodne niske
temperature, kao što su staklenici, grijanje u
domaćinstvima i zagrijavanje tople vode u
domaćinstvima.
Ravni kolektori se postavljaju pod uglom da bi
omogućili da svjetlost pada pod odreĎenim
uglom na površinu. Ravni kolektori sakupljaju
energiju i u oblačnim uslovima kao i u uslovima
difuzionog svjetla. Kada se koriste u
domaćinstvima obično se postavljaju na
krovovima kuća, okrenuti prema jugu i nagnuti
prema horizontali 40°-45°. Ako se želi postići
efikasniji rad kolektora zimi, a slabiji ljeti,
kolektore je poželjno postaviti strmije. Ugrijana
voda može se spremiti u posebne spremnike za
vodu koji su cijevima povezani sa kolektorima.
S obzirom na opskrbu energijom mnogo je
interesantnije iskorištavanje Sunčeva zračenja za
grijanje prostorija (koje se može kombinirati s
pripremom tople vode) nego samo priprema tople
vode. Osnovna je teškoća u primjenjivosti jakosti
zračenja, te relativno malom dotoku energije u
razdobljima kad je potrebno najviše energije za
grijanje. Koliki dio energije će se osigurati iz
Sunčeva zračenja, a koliki iz klasičnih ovisit će u
prvom redu o klimatskim uslovima, veličini
kolektora i spremnika za vodu. Takvi ureĎaji mogu
se upotrijebiti za grijanje vode u bazenima za
kupanje, pa i industrijskim pogonima gdje nisu
potrebne visoke temperature.
U sistemu za pripremu tople vode ili u
kombiniranom sistemu (grijanje i topla voda)
najvažniji i najskuplji dio tog sistema su
kolektori, pa je jedan od najvažnijih zadataka (pri
projektovanju) pravilno postaviti potreban broj i
površinu kolektora, te rezervni izvor energije.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
22
Slika 19.Koncentrirajući solarni kolektori
Koncentrirajući kolektori koriste samo direktno
Sunčevo zračenje i zbog toga trebaju složeni
sistem za praćenje Sunca i uglavnom se
upotrebljavaju pri pretvaranju topline u
mehanički rad, jer su za tu pretvorbu potrebne
visoke temperature koje se tim kolektorima mogu
postići. Sa povećanjem koncentracije povećava se
temperatura medija. Ovi kolektori su se pokazali
kao postrojenja pogodna u metalurgiji za
proizvodnju metala vrlo velikog kvaliteta i
čistoće.
Dosadašnja praktična iskustva iskorištenja solarne
energije i njene konverzije u električnu su bila oko
10%, dok su u posljednje vrijeme izvedeni
sistemi sa iskorištenjem preko 30%. Iskorištenje
zavisi od razvoja tehnologija površinskih
prevlaka i njihove sposobnosti apsorpcije
solarnog zračenja i male emisije u infra-crvenom
području spektra.
Visokofrekventna energija od Sunca prelazi u
infra-crveno zračenje sa niskom frekvencijom.
Prevlaka spriječava odlazak infra-crvene
energije koja se javlja kao toplotna u prevlaci.
Prevlake su tankoslojne, izraĎene od molibdena ili
aluminijumoksida i mogu izdržati zagrijavanje
do 540°C u kontinuiranoj eksploataciji i do 40
godina.
PredviĎeno je da se toplota regeneriše
propuštanjem tečnih metala kroz kanale u
kolektorima. Solarna energija se može pohraniti
kod 540°C u talini soli i koristiti u vremenima
kada ne sija Sunce.
Slika 20.Solarni toranj
7.2. Pasivno korištenje Sunčeva zračenja
Za razliku od aktivnih solarnih sistema u
pasivnim solarnim sistemima koriste se dijelovi
zgrade za skupljanje topline, a toplina se prenosi
uglavnom prirodnim prelazom topline voĎenjem
topline ili zračenjem. Prema tome, pri pasivnom
zagrijavanju elementi zgrade su integralni dio
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
23
sistema. Spremnici topline su takoĎer svi
dijelovi zgrade, a mogu se koristiti i posebni
spremnici.
Pri projektiranju i gradnji zgrada sa aktivnim ili
pasivnim grijanjem potrebno je što više smanjiti
toplinske gubitke, jer se toplinskom izolacijom
mogu povećati energetske uštede ako je dobro
izvedena, ili povećati potrošnju energije za
zagrijavanje ako je izolacija loše izvedena.
Dobar pasivni sistem za zagrijavanje pomoću
Sunčeva zračenja može se najlakše ugraditi u
graĎevinu pri projektiranju i zbog toga je
pogodniji za nove a slabiji za postojeće
graĎevine.
Pri projektiranju pasivne solarne zgrade valja
dobro odrediti položaj zgrade (zimi da južni zid
prima maksimalno Sunčevo zračenje - mnogo
stakla, a ljeti te površine treba zaštititiod Sunca),
položaj i veličinu prozora, položaj i boju zidova
i krova i slično.
Slika 21. Prikaz pasivnog grijanja prostora zimi i ljeti
Pasivni sistemi imaju niz prednosti: održavanje
je minimalno, vijek trajanja duži, korištenje
sistema jednostavnije i cijena niža. Sunčevo
zračenje upada kroz velike staklene stijene i
direktno zagrijava prostoriju. Dozračena toplina
uskladištava se u elementima prostorije
(zidovima, podu i l i stropu) ili u posebnim
spremnicima (pijesak ili tekućina) koji se
zagrijavaju danju, a odaju toplinu noću.
Nadstrešnica spriječava da Sunčevo zračenje
toplih ljetnih mjeseci prodire u prostoriju. To je
ujedno i najefikasniji način pasivnog
zagrijavanja. Veliki problem takvog načina
zagrijavanja je efikasna regulacija grijanja
(sprječavanje pregrijavanja danju ili smanjenje
gubitaka noću). Postoje još različite varijacije
konstrukcionih izvedbi zgrada za pasivno
grijanje (različite izvedbe zidova i boja,
specijalne izvedbe krova itd.). Za grijanje stana
od 60m2 na solarnu energiju potrebne su
investicije od 1.000 do 1.500 €, a za toplu vodu
oko 500 €.
Osnovni nedostatak iskorištavanja solarne
energije je visoka cijena solarnih sistema.
Primjena solarnih sistema bi trebala da uštedi
novac uložen u izgradnju u toku životne
eksploatacije sistema, kada i nema dodatnih
ulaganja ili su minimalna, a zadatak inženjerstva
u budućnosti je proučavanje i pronalaženje
optimalnih rješenja u cilju pojeftinjenja
tehnologije iskorištavanja solarne energije.
Procjene su da bi solama energija mogla
podmiriti oko 5% energetskih potreba naše
zemlje. Ljeti bi mogla obezbijediti 80% potreba
za toplom vodom, a zimi izmeĎu 35%-50%.
Sistemi za grijanje i toplu vodu mogli bi
obezbijediti 35% potreba u sjevernoj i centralnoj
Evropi, oko 50% južno od Alpa, a na jugu
Evrope čak 70%.
Prema predviĎanjima ukupna površina kolektora
u EU dostići će do 2010. godine cifru od 75
miliona km2, a u zemljama Evrope van EU još
40 miliona km2. To znači da sadašnja godišnja
prodaja treba da se udesetostruči, što odgovara
ciframa od 2,5 milijardi € godišnje.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
24
8. KRUTI OTPAD
Razvijene zemlje su prije dvadesetak godina
počele posvećivati veliku pažnju problematici
zbrinjavanja krutog otpada. Jedan od razloga je
brz tehnološki razvoj koji je doveo do povećanja
industrijskih kapaciteta, a samim tim i
koncentracijom stanovništva oko takvih centara.
Rezultat je bio povećana količina komunalnog i
industrijskog otpada.
Deponije otpada više nisu mogle zadovoljiti
potrebe zbrinjavanja otpada, kako zbog fizičke
ograničenosti, tako i zbog teškog sanitarnog
održavanja takvih deponija, koje u najvećem
broju slučajeva ne samo da ne donose nikakav
profit, nego naprotiv, predstavljaju stalno
finansijsko opterećenje za državu.
Slika 22. Presjek deponije krutog otpada
Slijedeći razlog je otpad koji se može
reciklirati, što osim finansijskog, nosi sa sobom i
efekat smanjenja korištenja prirodnih sirovina za
dobijanje novih proizvoda. Sistem upravljanja
tretmanom otpada kakav se usavršava u
razvijenim zemljama treba da bude i ekonomski
održiv, ali i održiv u odnosu prema prirodi, a
potom cjelovit, tržišno valoriziran, fleksibilan i
operativan na svim državnim nivoima. Jasno je
da je otpad neizbježan proizvod društva, ali i
efikasnije korištenje i na izvjestan način
upravljanje tretmanom otpada je takoĎer interes
i obaveza društva.
Prilikom iskorištavanja otpada postavljaju se
dva osnovna zahtjeva:
1. Smanjenje otpada
2. Efikasan sistem za iskorištavanje otpada
koji se stvara
Troškovi sirovina i energije, kao i količina
otpada te njegova cijena, prisiljavaju industriju,
ili bolje rečeno proizvodnju u cjelini, da nastavi
sa smanjenjem otpada kako iz komercijalnih
razloga, tako i zbog potreba zaštite okoline.
Otpad koji potiče iz domaćinstava je onaj koji
nije dotaknut mjerama ekonomskog poticaja, ali
su neke zemlje razvile vrlo efikasan sistem
poticaja kao Njemačka i Austrija.
Smanjenje otpada je osnovni postupak i
predstavlja temeljni cilj u upravljanju tretmanom
otpada. Sistem upravljanja krutim otpadom treba
da osigura zdravlje i sigurnost ljudi, treba da
sačuva sigurnost radnika i opću sigurnost, te
spriječi širenje bolesti. Sem ovih preduvjeta,
sistem upravljanja krutim otpadom mora biti
održiv kako u ekonomskom smislu tako i u
smislu zaštiti okoline. Ekološki održiv sistem
mora smanjiti što je moguće više uticaj
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
25
upravljanja otpadom na okolinu, uključujući i
upravljanje energijom, zagaĎenjem tla, vode i
zraka. Koncentriranje pažnje na izvore otpada
(komunalni otpad iz domaćinstava ili
industrijski otpad) je izgleda manje efikasan
način, nego koncentriranje pažnje na prirodu
materijala, nezavisno od toga koji je izvor tog
otpada.
Da bi se dostigao potpun, cjelovit sistem
upravljanja otpadom neophodne su promjene
aktuelnog sistema upravljanja. Osnovno je da
sistem bude održiv i u ekonomskom smislu i u
smislu odnosa prema okolini. Potpuni sistem
kvaliteta će biti teško dostižan, ali će ta
nastojanja voditi ka stalnom poboljšanju i
smanjenju negativnog utjecaja na okolinu. Da bi
se kreirao sistem upravljanja otpadom
samoodrživ u ekonomskom smislu i smislu
odnosa prema okolini, moraju se u obzir uzeti
oba ova elementa. To je ključno pitanje.
Različiti segmenti ovog sistema su meĎusobno
povezani, tako da je bolje kreirati novi sistem
nego osmišljavati poboljšanje starog sistema, jer
svaka nadogradnja starog sistema može stvoriti
više problema nego poboljšanja.
Približni sastav komunalnog otpada:
25% papir i kartonska ambalaža
10% staklo
15% metal i plastika
35% organsko i neiskoristivo
15% ostalo (pepeo, šljaka i dr)
Budući da su se do sada u praksi jedino dokazala
postrojenja za termički tretman otpada tipa
spaljivanja, jer ostala su uglavnom u fazi razvoja,
vjerovatno rješenje je postrojenje za klasično
spaljivanje.
Sagledavajući sastav otpada, kao i mogući
pravac razvoja njegovog skupljanja i transporta,
kao rješenje se nameće postrojenje bez
prethodne selekcije otpada. Time se ne želi
isključiti selekcija otpada na izvoru radi
recikliranja, koja se mora uzeti u obzir, ali je to
faza u zbrinjavanju otpada koja će se sigurno
nešto sporije razvijati, radi potrebe razvoja
pratećih postrojenja za reciklažu, kao i podizanja
ekološke svijesti stanovništva.
Osim toga praksa je pokazala da potpuno
odvajanje kaloričnog dijela otpada, gume, plastike,
kartona, kabastog otpada (namještaj) neminovno
dovodi do nedovoljne kalorične moći otpada za
rad takvog postrojenja. Tada se kao rješenje
koristi suizgaranje otpada u energetskim
postrojenjima sa fosilnim gorivima.
Neophodno je istaći da je prije bilo kakvih
aktivnosti u prelasku na ovakav sistem
zbrinjavanja krutog otpada potrebno u
potpunosti sanirati postojeću infrastrukturu
sadašnjeg načina zbrinjavanja. To znači, prije
svega, postojeće deponije prevesti u sanitarne.
Slijedeći korak je unapreĎenje sistema skupljanja i
transporta otpada. U ovom slučaju to znači ne
samo tehničku obnovu komunalnih preduzeća,
nego i potpuno novi sistem skupljanja otpada,
baziran ne samo na iskustvu, nego na podacima o
količini i sastavu otpada u različitim zonama.
8.1. Elektrane na biomasu i otpad
Svako termoenergetsko postrojenje sastoji se od
kotla, turbine kondenzatora i pumpe. Kod
elektrana na biomasu i otpad specifično je da
kao gorivo u kotao ulazi biomasa i otpad. U
kotlu se dogaĎa proces izgaranja koji možemo
podijeliti na izgaranje u fluidiziranom sloju i
izgaranje na rešeci. Postrojenja za izgaranje
biomase i otpada mogu izgarati mnoga otpadna
goriva. Tehnologija izgaranjem pretvara
biomasu u toplinsku energiju, a iz nje se
pomoću odreĎenih strojeva pretvara u nekoliko
oblika potrebne energije kao što su: električna
energija, topli zrak, topla voda i para. Postoji
nekoliko tehnologija za izgaranje, a neke su:
razna ložišta (u kojima se ujedno
najjednostavnije izgara), te posebno graĎeni
parni kotlovi za izgaranje biomase.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
26
8.2. Tehnologija izgaranja na rešetci
Izgaranje se dogaĎa u kotlu u kojemu je
smještena rešetka u na kojoj se nalazi
biomasa i otpad koji se sagorijeva. Izgaranje
na rešeci je stari proces sličan izgaranju u
fluidiziranom sloju uzrazliku što fluidizirani
sloj ima jednoličnije i bolje izgaranje.
Za postrojenja male i srednje snage (tipično
do 5 MW) izgaranje goriva iz krute biomase
provodi se najčešće na rešeci, koja
omogućava miješanje goriva i kontroliran
dovod zraka. Izgaranje na rešeci je pouzdana
i dokazana tehnologija, a razne izvedbe
omogućuju relativno visok stupanj kontrole i
efikasnosti. Nedostatak izgaranja na rešeci
očituje se kod goriva nejednolike kvalitete i
s visokim udjelom vlage, kad postizanje
ravnomjernog sagorijevanja predstavlja
poseban problem. Ravnomjerno i potpuno
sagorijevanje povećava efikasnost i
smanjuje emisiju štetnih plinova.
Slika 23. Postrojenje u kojem se koristi tehnologija izgaranja na rešeci
Slika 24. Postrojenje u kojem se upotrebljava fluidizirani sloj kao tehnika izgaranja
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
27
9. GEOTERMALNA ENERGIJA
Geotermatna energija je najvećim dijelom
energija postupnog prirodnog raspadanja
radioaktivnih emenata (u prvom redu urana,
torija i kalija) koji se nalaze u zemlji.
Zemlja ima nekoliko slojeva. Na slici 25. su
prikazani osnovni slojevi: vanjska kruta kora
(Crust), tekući omotač-plašt (Mantle), vanjska
tekuća jezgra (Outer core) i unutrašnja kruta
jezgra (Inner Core). Osim radioaktivnim
raspadom, toplina se u Zemljinoj kori stvara i na
druge načine: egzoenergijskim hemijskim
reakcijama, kristalizacijom i skrutnjavanjem
rastopljenih materijala, trenjem pri kretanju
tektonskih masa.
Geotermalna energija nije neiscrpna, ali su
njezine količine tako velike, pogotovo kad se
računa s energijom nagomilanom u vrućim
stijenama, da se, s obzirom na energetske
potrebe čovječanstva, može smatrati takvom.
Slika 25. Slojevi Zemljine kore Slika 26. Jednostavan princip za proizvodnju
električne energije iz geotermalne energije
Kada se, dakle, govori o iskorištavanju
geotermalne energije, ne misli se na energiju
koja dopire na površinu provoĎenjem topline,
nego na energiju koja je nagomilana u
unutrašnjosti Zemljine kore, bilo u obliku vruće
vode i pare ili u suhim stijenama. Za praktično
iskorištavanje geotermalne energije potrebno je
iskoristiti prirodnu cirkulaciju vode ili stvoriti
uslove za takvu cirkulaciju. Temeljni princip
sastoji se u tome, da se voda dovodi sa površine
u dublje slojeve u njima se ugrije i tako ugrijana
ponovno pojavljuje na površini (Slika 26.).
Pretpostavlja se da je u stijenama nagomilano
znatno više energije nego što je može preuzeti
voda koja struji kroz porozne slojeve. Budući da
su u većim dubinama stijene sve manje porozne,
te budući da s dubinom raste i temperatura
stijena, može se računati da u većim dubinama
Zemljine kore postoje velike mase suhih stijena
u kojima su nagomilane znatne količine
energije. U te stijene ne može prirodnim putem
prodrijeti voda s površine, pa one ni ne sudjeluju
u stvaranju izvora vruće vode ili vodene pare.
Do danas nije tehnički riješeno iskorištavanje
energije akumulirane u suhim stijenama, a niti
energije u vodi u velikim dubinama.
U zavisnosti od temperature i sastava termalnih
voda moguće je ostvariti direktno ili indirektno
korištenje geotermalne energije za potrebe
grijanja. Direktno korištenje je znatno
jednostavnije i jeftinije, ali je zbog agresivnog
hemijskog sastava geotermalne vode najčešće
neizvodivo. Indirektno grijanje ostvaruje se
preko izmjenjivača topline specijalne
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
28
konstrukcije, koja omogućava redovita čišćenja
od nataloženih tvari sadržanih u geotermalnoj
vodi. Iz ekonomskih je razloga transport
geotermalne vode ograničen na radijus od 5 km
od bušotine. Računa se da je samo mali dio od
ukupno iskoristive geotermalne energije
upotrebljen za proizvodnju električne energije.
Prva elektrana na geotermainu energiju za
proizvodnju električne energije puštena je u rad
1913. godine i njena snaga nije se bitno
povećavala sve do 1935. godine. Naime,
tridesetih godina prošlog stoljeća znatnije se
poboljšava tehnologija bušenja. Znatno kasnije
elektrane ne geotermalnu energiju grade se u
Novom Zelandu, SAD, Japanu, bivšem SSSR-u
i Islandu. Korištenjem geotermalne energije iz
vrućih izvora za industrijske potrebe počelo je
1818. godine kad je sagraĎeno prvo postrojenje
za ekstrakciju borne kiseline u Italiji, a danas je
veoma mala primjena u korištenju geotermalne
energije u industriji a u nekim zemljama i za
proizvodnju električne energije.
Postrojenje za proizvodnju električne energije iz
geotermalne energije prikazano je na slici 27., u
kome se iz proizvodne bušotine dovodi topla
voda pod pritiskom, smjesa pare i vode ili samo
para, što ovisi o temperaturi i pritiscima i pod
zemljom. Fluid se dovodi u separator, gdje se
para odvaja od tekućine. Tečna voda se potom
injektira nazad u zemlju kroz bušotinu. Ovakav
sistem se obično snabdjeva parom temperature
160-180°C i pritiska 0,6-0.9 MPa sa termalnom
efikasnošću od 20-25%. Primjena geotermalne
energije za zagrijavanje staklenika, ribnjaka i
grijanje zemljišta u mnogim zemljama sve više
raste, tako da danas instalirani kapacitet za te
potrebe iznosi 5500 MW.
Slika 27. Korištenje geotermalne energije u proizvodnji električne energije
Geotermalna se voda može koristiti direktno,
tako da se navodnjavanjem postiže brži i
intenzivniji razvoj poljoprivrednih kultura. Voda
mora biti temperasture do 303°K i sastava koji
nije štetan kulturama. Indirektnim grijanjem
preko izmjenjivača griju se staklenici a ohlaĎena
geotermalna voda na 303°K se propušta kroz
polietilenske cijevi postavljene u gredice
staklenika. Za ovu namjenu mora se iz
geotermalnog izvora, odnosno bušotine,
osigurati 400 W/m2 staklenika.
Korištenje geotermalne energije u svrhu
liječenja i rekreacije vrlo je rasprostranjeno.
Najčešći i najpogodniji izvori vruće vode za
liječenje i rekreaciju su oni u kojima se
temperatura vode kreće izmeĎu 303°K i 313°K.
Na području Balkana nešto intenzivnije je
istraživanje i upotreba geotermalne vode dok se
u našoj zemlji tek od nedavna tome poklanja
nešto više pažnje, mada odreĎena područja
imaju tradiciju u upotrebi geotermalne vode u
ljekovite svrhe.
Srednji temperaturni gradijenti za pojedina
područja utvrĎeni su kako slijedi:
Panonsko područje 50 K/km
Jadransko podmorje 25 K/km
Dinaridi 15 K/km
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
29
Crna Gora 13 K/km
Područja Srbije i Makedonije nisu
detaljno istražena.
Maksimalna temperatura utvrĎena u sjevernom
dijelu Panonskog područja dostiže 423°K na
dubini od oko 3.000 m. Rezultati istraživanja
upućuju na to da bi se u „Panonskom području“
moglo očekivati postojanje vrućih voda sa
temperaturom od 393°K na dubinama 2.000 do
2.500 m. To znači da u tom području ne treba
očekivati vruće vode sa višim temperaturama, pa
ne treba ni očekivati mogućnosti proizvodnje
električne energije pomoću geotermalne
energije.
U državama gdje za to postoje prirodni uslovi
postignuti su značajni rezultati u pogledu
korištenja geotermalne energije, dok se kod nas
izuzev u djelimičnom korištenju termalnih voda
nije dalje otišlo. Iako je poznato da korištenje
geotermalne toplote spada u red “najčistijih“
tehnologija, zajedno sa korištenjem Sunčeve
energije, energije vjetra i hidroresursa, time se
ne umanjuje problem zagaĎenja čovjekove
okoline od postrojenja koja proizvode energiju
na bazi konvencionalnih resursa, budući da je
učešće “čistih“ izvora u pokrivanju svjetskih
potreba, pa i kod nas, energiji neznačajno, bar u
ovoj fazi razvoja.
Slika 28. Geotermalne toplinske pumpe
Prema dosadašnjim istraživanjima ustanovljeno
je da oko 25% teritorije BiH se smatra
potencijalnim geotermalnim resursom trojakog
oblika - hidrotermalni sistemi, geopresirane
zone i tople suhe stijene. Ova područja
pokrivaju uglavnom centralni i sjeverni dio BiH,
tj. tektonske linije Zvomik-Doboj-Bosanski,
Novi-Ilidža-Kiseljak-Busovača. Od pomenuta
tri oblika resursa najveću pažnju privlače
hidrotermalni sistemi, jer je njihova
eksploatacija najrazvijenija i najjeftinija u
odnosu na ostala dva oblika.
Prema dostupnim podacima, ne postoje izgledi
da se na bazi geotermalnih resursa dobije
električna energija, te postoji mogućnost
korištenja njihove toplote u druge svrhe
(poljoprivreda, komunalna oblast, medicina...),
računajući pri tome da se kao eksploatacioni
objekti koriste bušeni bunari do dubine max. 3,5
km. Pošto se ne predlaže korištenje
hidrotermalnih izvora za dobivanje električne
energije, i radijus negativnog djejstva na
okolinu u samom je okruženju izvorišta.
Ukoliko se primjenjuju recirkulacioni sistemi,
što znači da se upotrebljena termalna voda vraća
ponovo u hidrogeološki medij, tada se negativan
uticaj svodi na najmanju moguću mjeru.
Negativne manifestacije koje se najčešće
javljaju pri korištenju hidrotermalnih sistema su
tečni, gasoviti i čvrsti otpadni materijali (ako
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
30
postoji konverzija tolotne u električnu energiju),
čiji tretman se mora izvršiti, u protivnom može
doći do zagaĎenja tla, zraka i vode u
neposrednoj okolini tehnološkog postrojenja.
Česta pojava je i slijeganje i deformacije
površine terena, naročito ako je korištenje fluida
nekontrotisano, što je povezano i sa seizmičkom
aktivnošću ako se eksploatišu dublji horizonti u
kojima fluid ima u stanju dinamičke ravnoteže
svoju funkciju u vezi s osnovnim medijem.
Mogući negativni uticaji pri eksploataciji
hidrotermalnih sistema se najviše odnose na
zagaĎenje voda i to kako površinskih, tako i
podzemnih. Geotermaini fluidi obično imaju
veliku koncentraciju različitih rastvorenih
supstanci, čiji uticaj u pogledu hemijskog
zagaĎenja može biti izražen kod pitkih voda.
Prema karti hidrogeoloških regiona i
hidrotermalnih sistema u BiH, u većini
slučajeva se ovi regioni podudaraju, a to znači
da postoji objektivna mogućnost da može doći
do značajnijeg uticaja geotermalnog fluida na
pitke podzemne vode.
Pored toga, ovi tereni su i najatraktivniji
poljoprivredni tereni, što upozorava da kod
buduće eksploatacije geotermalnih fluida se
mora voditi računa da ne doĎe do njihovog
nekontrolisanog oticanja, jer pored hemijskog
zagaĎenja moglo bi doći do erozionih procesa
na samoj površini terena. Svi nabrojani uticaji
se mogu, uz prethodno proučavanje ukupne
situacije oko hidrotermalnog sistema i načina
njegove eksploatacije, anulirati i svesti na
najmanju moguću mjeru, ako se optimalno
definišu svi bitni prirodni parametri, te parametri
eksploatacije.
odnju elekltrične energije
10. ZAKLJUČAK
Obaveza Bosne i Hercegovine je da slijedi
smjernice EU u oblasti energije kako primjene
konvecionalnih izvora tako i obnovljivih izvora
energije, ne samo zbog težnje da se pristupi EU
nego i zbog svih pozitivnih posljedica koje u tom
smislu proističu iz takve politike.
1. Imajući u vidu dosadašnju praksu i
nedovoljno poznavanje ovog važnog
segmenta sa stanovišta racionalnog
korištenja energije, očuvanja primarnih
oblika energije, smanjene emisije
polutanata uzrokovane upotrebom
konvencionalnih izvora energije,
smanjenja ovisnosti od uvozne energije,
povećanja stupnja zapošljavanja,
povećani stupan korištenja obnovljivih
izvora energije je izbor koji nema
alternativu.
2. Korištenje obnovljivih izvora energije u
Bosni i Hercegovini je nedovoljno
poznato i promovirano a sve aktivnosti
koje se vode su u eksluzivnom stručnom i
poduzetničkom krugu. Neophodno je
stvoriti podesan društveni okvir te da
stručnjaci utvrde koji obnovljivi izvori,
koliko i na koji način mogu biti dio
ukupne energetske strategije.
3. Strategija korištenja obnovljivih izvora
energije mora biti sastavni dio ukupne
energetske strategije na nivou Bosne i
Hercegovine.
4. Poticajne mjere moraju biti sastavni dio
energetske strategije.
5. Obnovljivi izvori su sve bliže da dobiju
trku sa konvencionalnim. Cijena
tehnologija koju koriste pretvarači
obnovljive energije u električnu
svakodnevno pada. Gorivo za
alternativne izvore je besplatno, dok je
cijena goriva konvencionalnih elektrana
varijabilna i podliježe zakonitostima
uvijek varljivog globalnog energetskog
tržišta.
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
31
11. LITERATURA
1. M. Đonlagić, Energija i okolina, udžbenik, Univerzitet u Tuzli, 2005.
2. AWO-Branchreport, Environmental Market Study for Bosnia and Herzegovina, April 2005.
3. Energy-policy Framework Conditions for Electricity Markets and Renevvable Energy, GTZ
Country Analyses BH, June 2004.
4. Analize energetskog sektora u BiH, VTK BiH
5. European Strategy for Energy, EU Commission, February 2007.
6. Dokumentacija za zahtjev za prethodnu procjenu uticaja na okolinu, CETEOR , Sarajevo
2005.
7. G. Avdić, Kvalifikacija i kvantifikacija krutog otpada kao energetskog resursa, dokortska
disertacija, Univerzitet u Tuzli, 2004.
8. Z. Iličković, Optimalni uvjeti proizvodnje biodizela iz biljnih i otpadnih ulja, doktorska
disertacija, Univerzitet u Tuzli, 2006.
9. F. Andrejaš, Valorizacija biomase kao energetskog resursa, doktorska disertacija, Univerzitet
u Tuzli, 2007.