ECODESIGN Hystorical Issues - nts.edu.rs · PDF filePoluprovodnici, i one transformišu...

2

TEMATSKI SADRTEMATSKI SADRŽŽAJAJ

Najrasprostranjeniji alternativni izvori energije

Udeo alternativnih izvora energije u ukupnom bilansu izvora energije

EOLSKA ENERGIJA -

Vetroturbine

SOLARNA ENERGIJA-

Fotovoltažne ploče-

Solarni kolektori i koncentratori

ENERGIJA VODE

-

Hidroenergija (hidrocentrale)

-

Plima i oseka

- Energija talasa

-

Energija morskih struja

-

Osmotske centrale

-

Konverzija termalne energije okeana (OTEC centrale)

- Energetska ostrva

ENERGIJA BIOMASA

-

Tipovi biomasa

- Načini prerade biomasa i dobijanja energije iz biomasa

GEOTERMALNA ENERGIJA –

Geotermalni izvori

3

Alternativni izvori energijeAlternativni izvori energije

•

Krajem prošlog veka problem globalnog zagrevanja ukazao je na neophodnost iznalaženja čistih i održivih izvora energije.

•

Prirodni resursi su ograničeni i predviđa se da će biti potrošeni u narednih 100 godina.

•

Obnovljivi izvori energije su prema okolini

više ekološki (manje štetni) u odnosu na konvencionalne, iako su neki još

uvek skuplji; ipak, budućnost pripada njima.•

Održivim izvorima energije se tehnički lako manipuliše i ne postoji potreba za kontrolom zloupotrebe.

•

Najznačajnija karakteristika održivog energetskog sistema je minimizacija uticaja na okolinu prilikom proizvodnje i upotrebe energije; smanjenje cene i uticaja na okolinu će se sve više ostvarivati usavršavanjem (razvojem) sistema.

4

Alternativni izvori energijeAlternativni izvori energije

ENERGIJAENERGIJA

5

Alternativni izvori energijeAlternativni izvori energije

Najrasprostranjeniji

i najrazvijeniji

alternativni(obnovljivi) izvori energije su:

•

Eolska energija (vetar)•

Solarna energija (sunce)

•

Energija vode•

Energija biomasa

•

Geotermalna energija

6

Udeo obnovljivih izvora energijeUdeo obnovljivih izvora energije u ukupnom bilansu izvora energijeu ukupnom bilansu izvora energije

ObnovljivaObnovljiva

NaftaNafta

GasGas

Nuklearna Nuklearna UgaljUgalj

7

Parcijalni udeo tipova obnovljive Parcijalni udeo tipova obnovljive energije u obnovljivoj energijienergije u obnovljivoj energiji

SolarnaSolarnaEolskaEolska

GeotermalnaGeotermalna

OtpadOtpad

HidroHidro

Plima i osekaPlima i oseka

8

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

9

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetraLjudi su oduvek koristili vetrenjače za mlevenje žita i pumpanje vode.

Efikasnost vetro-turbine u mnogome zavisi od količine vetra.

Glavni problemi koji se javljaju u primeni vetro-turbina su:•

Promena pristupa u radu elektroenergetskog sistema•

Zahtevi za povezivanje vetroelektrana radi održavanja stabilnog i pouzdanog snabdevanja

•

Proširenje i modifikacija mreže infrastrukture•

Uticaj snage vetra na adekvatnost sistema

U poslednjih 10 godina količina vetra u Evropskoj Uniji se povećala u proseku za 32% godišnje.

10

11

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

Brzina vetra Brzina vetra [[m/sm/s]]

Sn

aga

Sn

aga

[[ kWkW

]]

12

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

Vetroturbine se mogu klasifikovati kao:

•

Male (izlazna snaga <

2

kW), ili normalne (izlazna snaga >

2

kW)

•

Sa horizontalnom ili vertikalnom (manje je efikasna) osom turbine

•

Sa elisom sa jednom, dve, tri ili više lopatica•

Sa prostim rotorom ili rotorom tipa točka

•

Sa vetrom spreda ili u leđa•

Sa jednim ili više rotora

•

Kopnene i priobalske

13

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

Priobalska Sa horizontalnom osom Sa vertikalnom osom

14

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

Turbine sa 1.,2. i 3 lopatice i sa više rotora

Tipovi rotora

15

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetra

•

Danas se uglavnom koristi normalni rotor sa tri lopatice•

Većina turbina je frontalno okrenuta vetru, ali ima i onih koje koriste “vetar u leđa”

•

Kada je vetar jak, mogu se koristiti i turbine sa više rotora, kako bi se proizvelo više energije.

•

Uticaj na okolinu koji vetroturbine proizvode se odnosi na nivo buke, vizuelni efekat i uticaj na ponašanje životinja u toj oblasti (uglavnom ptica)

•

Vetroturbine se ne postavljaju proizvoljno, već

se njihov položaj pažljivo planira

•

Merenje nivoa buke vetroturbina, obavljeno se sa udaljenosti od 250m, pokazuje da

je proizvedeni nivo buke između nivoa pozadinske buke u kancelariji i nivoa buke proizvedenog u domaćinstvu.

16

Eolska energija Eolska energija ––

energija vetraenergija vetraNivo buke vetroturbineBukaBuka

17

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija Sunca

18

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija Sunca

•

Energija dobijena od Sunca se koristi za dobijanje električne (PV ploče) i toplotne energije (solarni kolektori).

•

Sunčeva korona emituje radijaciju na efektivnoj temperaturi crnog tela od 58000 K sa zračenjem od približno 70000-80000 kW/m2.

•

Sunčevo zračenje dospeva na površinu Zemlje i deo se reflektuje nazad u atmosferu;u atmosferi

se deo te radijacije reflektuje ponovo nazad na površinu od kapljice vode, čestica prašine itd. Ovo je razlog zašto sunčeva radijacija ima dve komponente: koncentrisano zračenje (direktan snop) i difuzno zračenje (reflektovana komponenta).

19

20

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija SuncaU cilju dobijanja električne energije uglavnom se koriste Foto-voltažne ploče (PV ploče), a u cilju dobijanja toplotne energije, koriste se solarni kolektori.

PV ploče se sastoje od solarnih ćelija koje su Poluprovodnici, i one transformišu fotone sunčeve svetlosti u elektricitet.

Postoje tri tipa solarnih ćelija:•

Monokristalne (najskuplje, efikasnost 15-17%)•

Polikristalne (režu se na ćelije iz velikih blokova kristala, efikasnost 14%)•

Amorfne (tanak sloj Si

poprskan na staklo, efikasnost 8%, bolje rade sa difuznim svetlom, postavljaju se na zastore prozora i fasada zgrada)

Pored tri osnovna tipa, postoje i hibridne solarne ćelije, koje su kombinacija monokristalnih i tehnologije sa tankim slojevima.

Monokristalne solarne ćelije

21

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija Sunca

•

Solarni kolektori su paneli (ploče), koji prikupljaju sunčevu radijaciju, transformišu je u toplotnu energiju i prenose je fluidom do izmenjivača toplote.

•

Koriste se u domaćinstvima za dobijanje tople vode, grejanje bazena, rashlađivanja prostorija

Primena solarnog kolektora za dobijanje tople vode u domaćinstvu

Još

jedan način dobijanja toplevode je primenom grupnog (zapreminskog) kolektora, kojise farba u crno i cela njegova površina je izložena suncu

22

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija SuncaSolarni kolektori se mogu klasifikovati prema:•

Obliku (ravne ploče ili kolektori tipa koncentratora –

tačkastog ili linijskog podtipa)

•

Fluidu koji prenosi toplotu (tečnost ili vazduh)•

Tipu konstrukcije (krovna, integrisana u krov: sa bojlerom ili bez, na fasadi, na zemlji)

•

Nameni (grejanje vode, pripremanje hrane, destilacija vode, sušenje, elekticitet, proizvodnja mehaničke energije, klimatizacija, ledomati)

Solarni kolektori tipa ravnih ploča prikupljaju i direktno i difuzno sunčevo zračenje, dok koncentratori prikupljaju samo direktno zračenje i mogu biti sa ili bez mehanizma za praćenje sunca.

Solarni kolektori tipa ravnih ploča rade na nižim temperaturama i kao fluid koriste tečnost, dok koncentratori rade na vrlo visokim temperaturama i koriste vazduh kao prenosni fluid.

23

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija Sunca

Solarni kolektori tipa ravne ploče

24

Solarna energija Solarna energija ––

energija Suncaenergija Sunca

Solarni kolektor-koncentratortačkastog tipa

Solarni kolektor-koncentratorlinijskog tipa

25

Energija vodeEnergija vode

26

Postoje više načina eksploatacije energijevode:

•

Hidroenergija (Hidrocentrale)•

Plimska energija

•

Energija talasa•

Energija morskih struja

•

Osmoza•

Konverzija termalne energije okeana (OTEC)

•

...

Energija vodeEnergija vode

27

HidroHidro--elektraneelektrane

Efikasnost hidro-elektrana zavisi od karakteristika vode (brzine, protoka, turbulencije)

Hidro-elektrane su pouzdanije od energije vetra, solarne ili energijetalasa, jer kada se jednom sagrade, one konstantno proizvode električnu energiju.

Hidro-elektrane koriste samo potencijalnu energiju vode.

28

Plimske elektranePlimske elektrane

•

Plima i oseka predstavljaju kretanje vode (dvaput dnevno) usled mesečeve gravitacije.

•

Plimske elektrane koriste to kretanje radi dobijanja električne energije.

•

Ove elektrane proizvode el. energiju samo par sati dnevno.

29

Plimske elektranePlimske elektrane

30

31

Energija talasaEnergija talasaOvaj vid proizvodnje energije daje velike količine energije i ovaj sistem funkcioniše kada ima vetra koji stvara talase.

32

33

Energija morskih strujaEnergija morskih struja

Energija se od morskih struja dobija na isti način kao i u hidrocentralama.

34

Princip osmozePrincip osmoze (Osmotic power ili Salinity gradient power)(Osmotic power ili Salinity gradient power)

Osmotske centrale generišu energiju na osnovurazlike u gustini slane i slatke vode.

Razlikuju se dva principa:

Razlika

pritisaka

(pressure retarded osmosis -

PRO)

Reverzna elektrodijaliza

(reverse electrodialysis -

RED)

35

Princip osmozePrincip osmoze (Osmotic power ili Salinity gradient power)(Osmotic power ili Salinity gradient power)

36

Konverzija termalne energije okeanaKonverzija termalne energije okeana (Ocean Thermal Energy Conversion (Ocean Thermal Energy Conversion --

OTEC)OTEC)

Kod OTEC sistema potrebno je da razlika u temperaturi između površinske vode ivode na dubini od 1 km (odakle se uzima hladna voda) bude 20°.

37

38

Energija biomasaEnergija biomasa

39

40

Energija biomasaEnergija biomasa

•

Biomasu predstavljaju biljke (uglavnom drvo i morska trava) i đubriva životinjskog porekla

•

Biomasa je glavni izvor energije u istoriji•

Prednosti biomase se odnose uglavnom na nisku cenu i čistiju okolinu.

•

Glavni nedostatak energije biomase je emisija CO2

u atmosferu.•

Pored sagorevanja, kao glavnog načina dobijanja energije iz biomase, drugi način na koji se može dobiti energija iz biomase je konverzijom u biogas.

41

42

43

Geotermalni izvoriGeotermalni izvori

44

45

Geotermalni izvoriGeotermalni izvori

Geotermalna energija se dobija bušenjem bunara na mestima gde postoji termalna aktivnost u zemlji.

46

1.

Šta je eolska energija i koji tipovi vetroturbina postoje ?2.

Šta je foto ćelija i koji tipovi postoje ?3.

Razlika između fotovoltažne ploče i solarnog kolektora i navesti tipove solarnih kolektora (koncentratora) ?

4.

Koja je glavna mana plimskih centrala ?5.

Princip rada centrala koje koriste energiju talasa ?6.

Šta je osmoza ?7.

Sličnost između hidrocentrala i centrala koje koriste morske struje ?8.

Šta su OTEC centrale i koji je osnovni uslov za njihovo funkcionisanje ?9.

Tipovi biomasa i načini dobijanja energije iz biomasa?10.

Šta su geotermalni izvori ?

Ključne reči:(eol power, photovoltaic, solar cells, solar power, solar energy, solar collector, wave energy, tidal energy, ocean (marine) current, salinity gradient -

osmosis,ocean termal energy conversion –

OTEC, biomass, geothermal energy)

Rezime