SVEUČILIŠTE U RIJECIFAKULTET ZA MENADŽMENT U TURIZMU I UGOSTITELJSTVU

NOVI OBLICI ENERGIJE – EKONOMSKI UČINCI

SEMINARSKI RAD

Opatija, 2011.

SVEUČILIŠTE U RIJECIFAKULTET ZA MENADŽMENT U TURIZMU I UGOSTITELJSTVU

NOVI OBLICI ENERGIJE – EKONOMSKI UČINCI

SEMINARSKI RAD

Predmet (kolegij): Mentor: Student: Matični br.:Smjer:

Opatija, travanj 2011.

SADRŽAJ

POPIS TABLICA II

1. SUNČEVA ENERGIJA 4

1.1. MOGUĆNOSTI ZA PRIMJENU SUNČEVE ENERGIJE 51.2. EKONOMIČNOST SOLARNIH TOPLINSKIH I FOTONAPONSKIH SUSTAVA 5

2. ENERGIJA VJETRA 7

2.2 EKONOMSKE ZNAČAJKE IZGRADNJE VJETROELEKTRANA 9

3. ENERGIJA VODENIH TOKOVA 11

4. ENERGIJA IZ OKOLIŠA 13

4.1. GEOTERMALNA ENERGIJA 134.2. TOPLINSKE CRPKE 14

ZAKLJUČAK 15

LITERATURA 16

I

POPIS TABLICA

TABLICA 1 SNAGE VJETROELEKTRANA U EUROPSKIM ZEMLJAMA (PODACI IZ 2000. GODINE) 10Tablica 2 Hidroelektrane u RH 14

II

UVOD

U današnjem svijetu je vodeći problem ekološka stabilnost. Globalno zatopljenje polako ostavlja osjetne tragove u atmosferi. Količina ugljik-dioksida je kritična u nekim gusto naseljenim mjestima gdje je zrak toliko zagađen da, osim ogromnog porasta bolesti vezanih za respiratorni sustav, nije dovoljno kvalitetan ni za disanje jer je razina kisika u njemu premala, a opasnih tvari kritično velika. Zagađenje uzrokovano industrijom truje vodu, a pitke je vode sve manje. Pretjerana eksploatacija drva, koje se siječe umjesto da se prerađuje postojeći „otpad“ koji može poslužiti kao biogorivo uzrokuje sve niže samo-obnavljanje kisika prirodnim putem. I zagađenje vode sprječava da alge koje rastu u vodi proizvode kisik (a većina kisika u atmosferu dolazi od morskih algi i trava). Otpad koji se posvuda gomila se jako slabo sanira, reciklaža da se niti ne spominje, dok su određene vrste otpada izuzetno opasne za okoliš kao teški kemijski i radioaktivni otpad.

Čovječanstvo, konačno suočeno sa strahovitim posljedicama općenitog zagađenja, polako počinje koristiti tehnologiju za saniranje otpada i sprječavanje nastanka novog. Vodeći zagađivač na planetu je proizvodnja energije, većinom električne. Postrojenja termoelektrana izbacuju milijune tona štetnih plinova kao ugljik-dioksida, monoksida godišnje. Ne samo da takvi energetski sustavi imaju malu učinkovitost i jako zagađuju, nego je resursa kao nafte, plina, čak i ugljena sve manje, te takva energija postaje sve skuplja. Rješenje tog problema nude obnovljivi izvori energije. Obnovljiva energija je dobivena iz prirodnih procesa koji se konstantno obnavljaju. U svojim različitim oblicima, dobiva se direktno iz sunca ili iz topline stvarane duboko u Zemlji. To još uključuje električnu struju i toplinu dobivenu iz izvora poput sunčeve svjetlosti, vjetra, oceana, hidroenergije, biomase i geotermalne energije te biogoriva i hidrogena dobivenog iz obnovljivih izvora. Takvi izvori energije ne podrazumijevaju eksploataciju koja trajno uništi resurse, i pri njenom korištenju gotovo nema zagađenja.

Pri izradi ovog seminarskog rada korištene su i primjenjivane različite metode. Tako je najzastupljenija metoda kompilacije i uspoređivanja, a koriste se još i metode opisivanja, indukcije i dedukcije te metoda generalizacije.

Rad je podijeljen u četiri glavna poglavlja sa svojim podpoglavljima. U prvom se govori o mogućnostima sunčeve energije i ekonomičnosti njene primjene. U drugom i trećem je riječ o energiji vjetra i vodenih tokova, dok je u zadnjem poglavlju objašnjeno korištenje energije iz okoliša.

3

1. SUNČEVA ENERGIJA

Sunčeva energija je obnovljiv i neograničen izvor energije od kojeg, izravno ili neizravno, potječe najveći dio drugih izvora energije na Zemlji. Sunčeva energija u užem smislu podrazumijeva količinu energije koja je prenesena Sunčevim zračenjem, a izražava se u J (džulima). Sunčeva se energija u svojem izvornom obliku najčešće koristi za pretvorbu u toplinsku energiju za sustave pripreme potrošne tople vode i grijanja (u europskim zemljama uglavnom kao dodatni energent) te u solarnim elektranama, dok se za pretvorbu u električnu energiju koriste foto-naponski sustavi.

Sunčevo zračenje je kratkovalno zračenje koje Zemlja dobiva od Sunca. Izražava se u W/m2, a ovisno o njegovom upadu na plohe na Zemlji može biti:

neposredno: zračenje Sunčevih zraka difuzno zračenje neba: raspršeno zračenje cijelog neba zbog pojava u atmosferi difuzno zračenje obzorja: dio difuznog zračenja koji zrači obzorje okosunčevo difuzno (cirkumsolarno) zračenje: difuzno zračenje bliže okolice

Sunčevog diska koji se vidi sa Zemlje odbijeno zračenje: zračenje koje se odbija od okolice i pada na promatranu plohu.

Učinak Sunčevog zračenja iznosi oko 3,8 · 1026 W, od čega Zemlja dobiva 1,7 x 1017W. Zemlja od Sunca godišnje dobiva oko 4 · 1024 J energije što je nekoliko tisuća puta više nego što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora. Prosječna jakost Sunčevog zračenja iznosi oko 1367 W/m2 (tzv. solarna konstanta).

Spektar Sunčevog zračenja obuhvaća radio-valove, mikrovalove, infracrveno zračenje, vidljivu svjetlost, ultraljubičasto zračenje, X-zrake i Y-zrake. Najveći dio energije pri tome predstavlja IR zračenje (valne duljine > 760 nm), vidljiva svjetlost (valne duljine 400 - 760 nm) te UV zračenje. U spektru je njihov udio sljedeći: 51% čini IC zračenje, 40% UV zračenje, a 9% vidljiva svjetlost.

Pod pojmom iskorištavanja Sunčeve energije u užem se smislu misli samo na njezino neposredno iskorištavanje, u izvornom obliku, to jest ne kao, primjerice, energija vjetra ili fosilnih goriva. Sunčeva se energija pri tome može iskorištavati aktivno ili pasivno. Aktivna primjena Sunčeve energije podrazumijeva njezinu izravnu pretvorbu u toplinsku ili električnu energiju. Pri tome se toplinska energija od Sunčeve dobiva pomoću solarnih kolektora ili solarnih kuhala, a električna pomoću foto-naponskih (solarnih) ćelija. Pasivna primjena Sunčeve energije znači izravno iskorištavanje dozračene Sunčeve topline odgovarajućom izvedbom građevina (smještajem u prostoru, primjenom odgovarajućih materijala, prikladnim rasporedom prostorija i ostakljenih ploha itd).

4

1.1. Mogućnosti za primjenu Sunčeve energije

Zbog zemljopisnog položaja i klimatskih uvjeta Hrvatska ima brojne i potpuno neiskorištene potencijale za primjenu primarne Sunčeve energije. Tako je na primjer solarno grijanje u svijetu vrlo popularno, a u Hrvatskoj čiju 1/3 teritorija čine priobalje, zaobalje i otoci, predstavlja velik izazov.

Najprije se trebaju zadovoljiti tri osnovna tehnička preduvjeta1:

1) gornja granica ukupnih godišnjih toplinskih gubitaka zgrade

2) maksimalna moguća pasivna primjena Sunčeve energije zimi

3) uvjet međusobne udaljenosti zgrada

Gubici, uz održavanje konstantne temperature grijanih prostorija u vremenu od 6h do 22h na razini 20°C i noćne temperature u vremenu od 22 do 6h na razini 16°C, ne smiju prijeći vrijednost:

- 100kW/m2 godišnje na području Istre i Kvarnera- 80kW/m2 godišnje na području sjeverne i srednje Dalmacije- 70kW/m2 godišnje na području južne Dalmacije

Maksimalna moguća pasivna primjena ostvaruje se ugradnjom dobro izoliranih ostakljenih ploha na jugu, jugoistoku i jugozapadu, koje ne smiju biti manje od 10% korisne površine koju treba grijati.

Zgrada prema urbanističkom planu na prostoru između jugoistoka i jugozapada ispred sebe ne može imati drugu zgradu, ako nije ispunjen uvjet njihove međusobne udaljenosti.

Kada su svi uvjeti ispunjeni, dobici od pasivne primjene Sunčeve energije su dovoljni za pokrivanje gubitaka nastalih u prijenosu.

1.2. Ekonomičnost solarnih toplinskih i fotonaponskih sustava

Solarna energija je oduvijek obećavala da će postati idealni izvor energije. Najzad, energija sunca je čista, pouzdana, neiscrpna i besplatna. Nažalost, je proces prevođenja sunčeve energije u električnu - uvijek je bila skup proces. Do danas.

Proizvođači solarne tehnologije su ispunili sva obećanja sunčeve energije a mi znamo kako to učiniti praktično, ekonomično i funkcionalno. Naši PV sistemi su praktični i za dosta veće potrošače.

Foto-naponski sustavi su rješenje za mnoge korisnike koji moraju osigurati dugoročni izvor električne energije na mjestima dalje od električne mreže. Tisuće foto-naponskih sustava se svake godine instaliraju u ruralnim krajevima, nacionalnim parkovima, otocima. Različite primjene FN sustava obuhvaćaju osvjetljenje, manje aplikacije ( kućanski aparati i sl.), vodene pumpe i komunikacijska oprema.

1 Labudović, Obnovljivi izvori energije, str. 138.

5

Solarni sistemi rade na principu pretvaranja dnevne svijetlosti u električnu energiju. Sunčeve zrake pretvaramo u termičku energiju pomoću solarnih kolektora.

Foto-naponske ćelije se sastoje od dva različito nabijena poluvodiča između kojih, kada su izloženi svijetlu, teče elektricitet. Zatvorimo li strujni krug između solarnog kolektora i nekog potrošača, npr. svjetiljke, struja će poteći i potrošač će biti opskrbljen el. energijom, odnosno naša svjetiljka će zasvijetliti. 

Solarni moduli zbog svojih električkih svojstava proizvode istosmjernu struju (istu onakvu koju dobijemo iz džepnih baterija). Komponente kao što su izmjenjivači (charge controllers), baterije i invertori reguliraju, pohranjuju i isporučuju električnu energiju krajnjem potrošaču.

Ovisno o potrebnoj snazi i obimu sunčeve energije koriste se jedan ili više modula.Izmjenjivač (charge controler) povezuje module, bateriju i potrošače te štiti bateriju od prevelikog punjenja ili jakog pražnjenja. Da bismo istosmjernu el. energiju pretvorili u izmjeničnu, potreban nam je inverter. Inverter pretvara istosmjernu električnu energiju u izmjeničnu (220V) kako bi s njom mogli pokretati razne potrošače koji su napravljeni za rad na izmjeničnu el. energiju (220V).

Pretvaranje sunčeve energije u električnu obavljaju foto-naponski moduli. Sastavljeni od solarnih stanica koje su takvog oblika i izrade da su zaštićene od bilo kojeg vremenskog utjecaja. Solarni moduli u našoj ponudi rezultat su više godina neprekidnog istraživanja, razvoja i proizvodnje.

Superiorna kvaliteta omogućuje životni vijek od 20 i više godina pod najtežim uvjetima olujnog vjetra, kiše, morske vode, tuče, snijega i ekstremnih temperatura.

Ekonomičnost solarne tehnike određuje2:

troškovi ulaganja – ulaganje u solarna postrojenja mnogostruko su veća od onih u konvencionalnom. Tako su ulaganja u solarna toplinska postrojenja oko 2 do 5 puta veća od ulaganja u konvencionalna, koja koriste loživo ulje ili plin.

pogonski troškovi – troškove pogona konvencionalnog postrojenja najvećim dijelom čine troškovi goriva

troškovi servisa i održavanja – troškovi održavanja konvencionalnih termoenergetskih sustava su na razini od oko 8% troškova goriva. Godišnji troškovi održavanja solarnog postrojenja kreću se na razini od 0,4 do 0,6% ulaganja.

troškovi raspremanja – na završetku zadnog vijeka postrojenja s troškovima očuvanja i sanacije okoline tijekom eksploatacije i nakon završetka rada mogostruko su veći za konvencionalno postrojenje.

neizravni troškovi – u njih spadaju preventivni i sanacijski troškovi očuvanja okoline.

2 Ibidem, str. 194.

6

2. ENERGIJA VJETRA

Moderno korištenje energije vjetra za dobivanje električne energije ozbiljnije započelo tek u kasnim sedamdesetima i u osamdesetima. Od onda je industrija iskorištavanja energije vjetra imala stalan rast kroz dvadesetak godina, a trenutno ovaj segment obnovljivih izvora energije ima rast od oko 20-30% godišnje na svjetskoj razini. Stručnjaci predviđaju još snažniji rast sektora u godinama koje dolaze, osobito ako se uzmu u obzir velike investicije koje su u toku ili tek započinju. Ovaj rast rezultat je činjenice da je energija vjetra najekonomičniji obnovljivi izvor energije nakon hidro energije, a ta ekonomičnost rezultat je intenzivnih istraživanja koja su unaprijedila postupak i smanjila cijenu električne energije dobivene iz vjetra. U osamdesetim godinama prošlog stoljeća cijena proizvedene električne energije bila je deset puta viša nego danas, tj. bila je oko 40 centi po kilovat satu u usporedbi s današnjih 4-6 centa po kilovat satu. Ovo reduciranje cijene proizvedene energije dalo je energiji vjetra sasvim novu dimenziju i učinilo je ekonomski prihvatljivim izvorom energije i što je možda još i važnije - konkurentnom tradicionalnim fosilnim gorivima. Ova ekonomska konkurentnost trebala bi biti dokaz da se obnovljivi izvori energije mogu natjecati s fosilnim gorivima u pogledu ekonomičnost, samo su potrebna dodatna istraživanja i primjerena financijska podrška. Vjetar je prirodni izvor energije koji će uvijek biti raspoloživ.

Upotreba energije vjetra smanjuje potrebu za uvoženjem struje iz drugih zemalja što pojačava lokalnu ekonomiju. Kao i voda i drvo, energija vjetra je prirodni resurs koji se koristi u ruralnim područjima. Struja proizvedena iz energije vjetra nema kao nusprodukt nikakvih onečišćavanja okoliša. U usporedbi s naftom i prirodnim plinom, nema opasnosti po ljudske živote ili okoliš. Nije potrebno voditi ratove da bi se osigurao pristup energiji vjetra i nema opasnosti koje nastaju u transportu energenta s jednog mjesta na drugo.

Dvije trećine energije vjetra dostupno je tijekom zimskih mjeseci. Zato se vjetroelektrane savršeno nadopunjuju s hidroelektranama koje su manje produktivne zimi i vrhunce proizvodnje dosežu u ljeto. Tehnologa iskorištavanja energije vjetra je dostupna, sigurna i neprekidno napreduje, troškovi su znatno smanjeni i javno mišljenje ima izrazito pozitivan stav prema obnovljivim izvorima energije. Energija vjetra nije samo obnovljivi izvor energije već i stvara radna mjesta u građevinskoj i proizvodnoj industriji.

7

U visokorazvijenim zemljama zapadnog svijeta iskorištenje energije vjetra se dovelo do visoke razine, a u planu je stalno povećanje s obzirom na nestašicu i ograničenost fosilnih goriva. U tablici1 prikazana je snaga vjetroelektrana u europskim zemljama.

Tablica 1 Snage vjetroelektrana u europskim zemljama (podaci iz 2000. godine)

zemljaInstalirana snaga 1999. godine,

MWInstalirana snaga 2000. godine,

MWAustrija 42 78Belgija 9 9Danska 1742 2297Češka 7 7Finska 38 38

Francuska 23 79Grčka 87 189Italija 211 389Irska 73 118

Latvija 1 1Luksemburg 10 10Nizozemska 410 448

Norveška 13 13Njemačka 4445 6113

Poljska 7 7Portugal 60 100

Rumunjska 1 1Rusija 5 5

Španjolska 1530 2402Švedska 220 231Švicarska 3 3

Turska 9 20Ukrajina 5 5

Velika Britanija 356 409Ukupno 9307 12972

Izvor : Labudović, Boris, Obnovljivi izvori energije, Zagreb, Energetika marketing, 2002.

Iz tablice je vidljivo kako su zemlje s najvećom instaliranom snagom Njemačka, Španjolska i dnaska, a zemlje s najmanjom Rumunjska i Latvija. Najviše instalirane snage imaju industrijski najrazvijenije zemlje.

8

2.1. Ekološke značajke primjene energije vjetra

Kao dobre strane iskorištavanja energije vjetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetaka kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generira više od potrošnje. Velike vjetrenjače često se instaliraju u park vjetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu.

Primjena energije vjetra podrazumijeva i mnoge ekološke značajke kao što su :

buka mehanička buka aerodinamička buka zauzimanje prostora pozadinska buka vizualni utjecaj utjecaj na ptice utjecaj na elektromagnetske valove havarije

Izvori buke postoje u svim fazama bilo kojeg vjetroenergetskog postrojenja. Najveću utjecaj buke kod vjetroelektrana je za vrijeme njihovog pogona. Mehanička buka nastaje na rotirajućim dijelovima, prije svega na prijenosniku i generatoru. Osnovno sredstvo mehaničke buke je izrazita tonalnost. Aerodinamička buka nastaje zbog vrtnje lopatica rotora koje sijeku zrak. Pozadinska buka određena je oblicima okolnog tla, vegetacijskim značajkama, građevinama te meteorološkim parametrima. Vizualni utjecaj je relativno malen, osima ako se vjetroelektrane grade u zaštićenim krajolicima ili turističkim područjima. Opasnost od havarije je relativno mala, a ponajviše se odnosi na sigurnosni rizik z zdravlje djelatnika ili oolnog stanovništva.

2.2 Ekonomske značajke izgradnje vjetroelektrana

Vjetroelektrana bi za vrijeme vijeka trajanja trebala ostvarivati prihode na osnovu prodaje proizvedene električne energije i tako pokrivati rashode te ostvarivati dobit. Pri tom s troškovi dijele u 3 osnovne grupe3:

troškovi ulaganja ili investicije troškovi pogona i održavanja troškovi plaćanja poreza i doprinosa

Troškovi ulaganja obuhvaćaju troškove uvjetovane lokacijom, odnosno dobivanjem različitih dozvola za izgradnju elektrane te same troškove izgradnje.

Troškovi pogona i održavanja obuhvaćaju iznos 1,5 do 3% od ukupnih rashoda. Izuzetno je bitno redovito održavanje kako troškovi nebi narasli.

3 Ibidem, str. 323.

9

Troškovi plaćanja poreza i doprinosa su uvjetovani državom u kojoj se vrši investicija, a često su različiti ovisno o regiji unutar jedne zemlje.

Ukupno gledano, vjetroelektrane su kapitalno intenzivni projekti i upravo je investicija ta koja predstavlja ključnu komponentu ekonomije vjetroelektrana. Najveći udio investicije pritom zauzima vjetroagregat i to uobičajeno oko 75-80% za kopnene (eng. onshore) vjetroelektrane4. Visoki troškovi vjetroagregata prije ekonomske krize bili su uzrokovani najviše tzv. tržištem proizvođača, gdje su proizvođači bili ti koji su birali projekte i držali razinu cijene. Ekonomska kriza i smanjenje cijena ključnih sirovina dovela je i do laganog preokreta na tržištu za neke od proizvođača, te su sada kupci u puno boljoj poziciji za osiguravanje povoljnijih cijena.

Ekonomija vjetroelektrana ne odnosi se samo na isplativost projekata vjetroelektrana, ved i na utjecaj vjetroelektrana na razvoj gospodarstva. U 2009. i 2010. godini u Europi je instalirano više vjetroelektrana nego bilo kojeg drugog izvora električne energije. Na drugom mjestu su bile plinske elektrane.

Vjetroelektrane su u Hrvatskoj otvorila mnoga nova pitanja i potaknula cijeli niz aktivnosti različitih sudionika gospodarstva. Jedno od takvih pitanja je i pitanje privatnih investicija u energetici. Dosad je elektrane gradila samo Hrvatska elektroprivreda, eventualno u suradnji s nekim europskim partnerom. Sada se pojavljuju privatni investitori koji žele graditi vjetroelektrane i priključiti ih na EES5.

4 http :// www . hro - cigre . hr / hrv / downloads / okruglistol 4/ OS 3- MedjimorecDiana . pdf , 04.04.2011.5 Elektro energetski sustavi

10

3. ENERGIJA VODENIH TOKOVA

Energija vodenih tokova potječe od nekoliko izvora. Sunčeva je energija uzrok kretanja vode u prirodi, što daje energiju vodotokova (rijeka i potoka) i valova, koja se stoljećima koristila za dobivanje mehaničkog rada u vodenicama, a danas se najčešće koristi za dobivanje električne energije u hidroelektranama raznih izvedbi. Za razliku od toga, morske mijene, koje se mogu iskorištavati u hidroelektranama smještenim na prikladnim mjestima, potječu od gravitacijskih sila planeta

Pod pojmom energije vodenih tokova , odnosno jednostavnije hidroenergije, (eng. water power, njem. Wasserkraft) obuhvaćene su sve mogućnosti za dobivanje energije iz strujanja vode u prirodi:

Prema smještaju samoh postrojenja, odnosno prema vodenom toku čiju energiju iskorištavaju, hidroelektrane mogu biti6:

“klasične” – na kopnenim vodotokovima (rijekama, potocima, kanalima, i sl.) na morske valove na morske mijene (plimu i oseku)

Kopneni vodotokovi potječu od kruženja vode u prirodi pa njihova energija, zapravo, potječe od Sunčeve. Morski valovi, barem oni koji su uzrokovani vremenskim prilikama zbog čega su prilično pravilni i mogu se iskorištavati, također potječu od Sunčeve energije. Osim njih, postoje još i valovi koji nastaju zbog djelovanja Zemljine kore, primjerice vulkana ili potresa, ali zbog stohastičke prirode i redovito razornog djelovanja nisu prikladni za korištenje. Za razliku od njih, energija morskih mijena potječe od gravitacijskog djelovanja nebeskih tijela, točnije od međudjelovanja Mjeseca i Zemlje.

Energija morskih mijena prikladna je za iskorištavanje samo tamo gdje postoje velike razlike razine mora u vrijeme plime i oseke, što je uglavnom slučaj na obalama oceana. Primjerice, na obalama Normandije (zapadna Francuska) ta razlika iznosi čak 10 m7. Ipak, primjena energije morskih mijena zabilježena je još u srednjem vijeku, u brojnim mlinovima na engleskim, francuskim i španjolskim obalama Atlanskog oceana. U blizini jednog takvog mlina na ušću rijeke La Rance u Francuskoj je 1966. godine podignuta prva hidroelektrana na plimu i oseku na svijetu.

Energija morskih valova se sve do posljednjih desetljeća dvadesetoga stoljeća nije koristila za dobivanje energije (osim za promet, naravno), a danas ih u svijetu (najviše Japanu, Norveškoj i Velikoj Britaniji) ima već nekoliko. Neke od njih su po svojoj izvedbi, zapravo, vjetroelektrane jer u njima pod utjecajem valova u posebno izvedenim kanalima dolazi do velikog strujanja zraka koje pokreće vjetroturbinu.

Klasične elektrane koriste snagu slatkovodnih tokova. Mogu biti izvedene kao akumulacijske ili protočne. Akumulacijske zahtijevaju skladištenje vode na znatno višim nadmorskim visinama od onih na kojima su izvedeni sami pogoni elektrana da bi se iskoristila potencijalna energija. Protočne elektrane smještene su na samim vodotokovima. Snaga tih

6 Labudović, op. cit., str. 333.7 http :// www . energetika - net . com / skola / oie / energija - vodenih - tokova , 04.04.2011.

11

elektrana je ovisna o količini vode koja trenutno protječe. Drugim riječima, i o godišnjem dobu zbog količine padalina.

U priloženoj tablici nalazi se popis svih hidroelektrana u Republici Hrvatskoj 2008. godine.

Tablica 2 Hidroelektrane u RH

Hidroelektrane u Republici HrvatskojAkumulacijske hidroelektrane Raspoloživa snaga (MW)HE Zakučac 486RHE Velebit 276/-240HE Orlovac 237HE Senj 216HE Dubrovnik 216HE Vinodol 90HE Kraljevac 46,4HE Peruća 41,6HE Đale 40,8HE Sklope 22,5CS Buško Blato 11,4/-10,3CHE Fužine 4/-4,8HE Zavrelje 2CHE Lepenica 1,4HE Zeleni Vir 1,4

Protočne hidroelektrane Raspoloživa snaga (MW)HE Varaždin 86,5HE Čakovec 82HE Dubrava 82,4HE Gojak 48HE Rijeka 36HE Miljacka 24HE Golubić 6,5HE Jaruga 7,2HE Ozalj 5,2HE Krčić 0,3

Izvor: http://hr.wikipedia.org/wiki/Hidroenergija

12

4. ENERGIJA IZ OKOLIŠA

Pod pojmom energija iz okoliša obuhvaćene su sve mogućnosti za dobivanje energije (električne, toplinske, mehaničkog rada) iz neposrednog fizičkog okoliša: tla (podzemlja), vode i zraka. Toplina iz tla (podzemlja), bez obzira na to radi li se o razmjernom plitkim podzemnim vodama ili o geotermalnim vodama iz dubina Zemlje, pri tome je uglavnom posljedica procesa u unutrašnjosti Zemlje, a tek manjim dijelom (uglavnom u slojevima pri površini) dozračene Sunčeve energije. Za razliku od toga, toplina iz zraka i vode (kopnenih vodotokova, jezera, mora i oceana) uzrokovana je isključivo Sunčevom energijom.

Sustavi za iskorištavanje energije iz okoliša načelno se mogu podijeliti u dvije osnovne skupine:

sustavi koji izravno koriste tople medije (geotermalnu energiju) iz dubina Zemlje toplinske crpke u kojima se toplina iz neposredne okolice (tla, vode ili zraka) uz

dodatnu energiju i prikladan medij dovodi na višu temperaturnu razinu.

4.1. Geotermalna energija

Geotermalna energija (eng. geothermal energy, njem. geothermische Energie) u užem smislu obuhvaća samo onaj dio energije iz dubina Zemlje koji u obliku vrućeg ili toplog geotermalnog medija (vode ili pare) dolazi do površine Zemlje i prikladan je za iskorištavanje u izvornom obliku (za kupanje, liječenje i sl) ili za pretvorbu u druge oblike (električnu energiju, toplinu u toplinarskim sustavima i sl).

Geotermalna energija je posljedica raznih procesa koji se zbivaju u dubinama Zemlje (raspadanja izotopa i sl), gdje temperatura iznosi više od 4000 °C, a nastala se toplina kroz slojeve Zemljine kore odvodi prema svemir. Promjena temperature s dubinom slojeva naziva se geotermalnim gradijentom koji u Europi prosječno iznosi 0,03 °C/m, a u Hrvatskoj su uobičajene vrijednosti:

u području Dinarida i na Jadranu: od 0,015 do 0,025 °C/m u panonskom području: oko 0,04 °C/m.

Inače, do dubine 30 m toplina Zemljine površine uvjetovana je i Sunčevim zračenjem, a u tim je slojevima temperatura gotovo konstantna.

Procjenjuje se kako toplinski tok iz unutrašnjosti do površine Zemlje iznosi 42 TW. Pri tome 8 TW potječe iz Zemljine kore (koja čini samo 2% ukupnog volumena, ali je bogata radoaktivnim izotopima), 32,3 TW iz plašta (82% volumena), a tek 1,7 TW iz jezgre (čini 16% volumena, ali nema izotopa). Cjelokupna bi se geotermalna energija Zemlje (tj. Zemlje kao planeta) mogla procijeniti na 12,6 × 10 24 MJ, a kore na 5,4 × 10 21 MJ. Dakako, samo jedan manji dio svega toga mogao bi se učinkovito iskorištavati.

Svjetski je geotermalni potencijal stoga golem, gotovo 35 milijardi puta veći nego što iznose današnje potrebe za energijom, no tek se vrlo mali dio toga može učinkovito (tj. isplativo) iskorištavati, svega do dubine 5000 m.

13

4.2. Toplinske crpke

Toplinske crpke (eng. heat pumps, njem. Wärmepumpen) su uređaji koji rade na termodinamičkom načelu dizalice topline , to jest dovode energiju s niže temperaturne razine na višu uz dodatnu energiju (rad) i pomoću ljevokretnog kružnog procesa prikladnog medija. Za svoj rad dizalice topline zahtijevaju dva toplinska spremnika:

toplinski izvor (spremnik niže temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se uzima toplina, najčešće neposredna okolica: okolni zrak, tlo, površinske ili podzemne vode, onečišćeni zrak iz prostorija, otpadna toplina itd.

toplinski ponor (spremnik više temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se predaje toplina, npr. prostorija, ogrjevni medij sustava grijanja, potrošna topla voda itd.

Dakako, za podizanje s jedne temperaturne razine na drugu potrebni su dodatna, pogonska energija koja je funkcija temperaturnih razina izvora i ponora te određena razlika temperatura dvaju spremnika.

Na istom načelu, primjerice, rade rashladni uređaji (hladnjaci, split klima-uređaji i sl). Osnovna razlika između njih i toplinskih crpki jest u cilju koji se želi postići. Dok je kod rashladnih uređaja cilj hlađenje, odnosno uzimanje topline iz nekog prostora ili medija (toplinskog izvora), kod toplinskih je crpki cilj grijanje, odnosno predavanje topline nekom prostoru ili mediju (toplinskom ponoru). Na primjer, kod rashladnih uređaja toplinski izvor može biti prostorija, zrak u kanalu klima-komore, unutrašnjost i namirnice u hladnjaku, a ponor okolica (vanjski zrak), dok je kod toplinskih crpki toplinski izvor tlo, okolni zrak ili jezerska voda, a toplinski ponor ogrjevni medij sustava grijanja.

Toplinske se crpke u pravilu koriste za dobivanje toplinske energije za sustave grijanja stanova, obiteljskih kuća, stambenih ili poslovnih zgrada pa i manjih naselja (npr. u Švedskoj), kao osnovni ili dodatni izvor topline. Pri tome se toplinski učini kreću od nekoliko kW pa do više MW. Osnovna zamisao njihove primjene temelji se na iskorištavanju dijela topline iz neposredne okolice čime se zamijenjuje jedan dio potrošnje dodatne, pogonske energije (npr. toplinska crpka s električnim kompresorom ima mnogo manju potrošnju električne energije od električnog kotla istog učina).

Nekoliko je osnovnih pretpostavki koje trebaju biti ispunjene za učinkovitu primjenu toplinskih crpki, a i svih drugih uređaja koji rade na načelu dizalice topline:

dovoljno visoka i razmjerno konstantna temperatura toplinskog izvora dulje vrijeme (npr. cijelu sezonu grijanja)

mala udaljenost toplinskog izvora i ponora toplinski ponor umjerene temperaturne razine (npr. u slučaju grijanja najprikladniji

su niskotemperaturni sustavi) velik broj sati uporabe tijekom godine (veća isplativost) visoke cijene drugih izvora energije (čime se postižu veće uštede).

Te su pretpostavke više ili manje ispunjene u nekoliko glavnih područja primjene.

14

ZAKLJUČAK

Iako se obnovljivi izvori energije troše oni se ne iscrpljuju već se obnavljaju u određenom ritmu. Razvoj obnovljivih izvora energije (osobito od vjetra, vode, sunca i biomase) važan je zbog nekoliko razloga: obnovljivi izvori energije imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljičnog dioksida (CO2) u atmosferu, povećanje udjela obnovljivih izvora energije povećava energetsku održivost sustava, pomaže poboljšanju sigurnosti dostave energije na način da smanjuje ovisnost o uvozu energetskih sirovina i električne energije. Udio obnovljivih izvora energije u budućnosti treba znatno povećati jer neobnovljivih izvora energije ima sve manje, a i njihov štetni utjecaj sve je izraženiji u zadnjih nekoliko desetljeća.

Veliki napredak na tehničkom i tehnološkom području omogućuje iskorištenje obnovljivih izvora energije, primjerice solarni kolektori i fotonaponske ćelije sve brže i brže se razvijaju i unapređuju. Također je prisutan i veliki trend izgradnje vjetroelektrana.

Razvijene zemlje Europe, kao i velike svjetske tvrtke, suočene s činjenicom da će za nekoliko desetljeća proizvodnja energije iz fosilnih goriva najvjerojatnije značajno poskupiti, okreću se obnovljivim izvorima energije. Treba spomenuti i još jedno vrlo važno svojstvo obnovljivih izvora: jednolika raspoređenost i dostupnost po cijeloj Zemljinoj površini, odnosno neomeđenost geopolitičkim i sličnim okvirima.

Nekoliko tehnologija, osobito energija vjetra, male hidrocentrale, energija iz biomase i sunčeva energija, su ekonomski konkurentne. Ostale tehnologije su ovisne o potražnji na tržištu da bi postale ekonomski isplative u odnosu na klasične izvore energije. Proces prihvaćanja novih tehnologija vrlo je spor. Glavni problem za instalaciju novih postrojenja je početna cijena. To diže cijenu dobivene energije u prvih nekoliko godina na razinu potpune neisplativosti u odnosu na ostale komercijalno dostupne izvore energije. Veliki udio u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora rezultat je ekološke osviještenosti stanovništva, koje usprkos početnoj ekonomskoj neisplativosti instalira postrojenja za proizvodnju "čiste" energije. Europska zajednica ima strategiju udvostručavanja upotrebe obnovljivih izvora energije

Udio obnovljivih izvora u svjetskom gospodarstvu još je uvijek malen, ali se očekuje da bi se njihovom primjenom mogle barem malo ublažiti štete nanesene okolišu.

15

LITERATURA

Labudović, Boris. Obnovljivi izvori energije. Zagreb: Energetika marketing, 2002.http://www.energetika-net.comhttp://hr.wikipedia.orghttp://www.hro-cigre.hr

16