TEHNOLOGIJA ZELENE ILI OBNOVLJIVE ENRGIJE

1. UvodEnergija koja dolazi iz obnovljivih izvora je često poznata kao zelena energija. Korišćenjem obnovljivih izvora energije ostvaruju se mnoge pogodnosti:

Korišćenje sigurnih, svuda prisutnih i obnovljivih resursa Smanjanje zavisnosti od neobnovljivih izvora energije Održava se čist vazduh Pomaže se smanjenju produkcije CO2 i drugih gasova staklene bašte Razvija se nova tehnologija (nova radna mesta u industriji zelene enrgije)

Među obnovljive vrste energije spadaju: Solarna energija:

o Solarna električna FN (fotonaponska)o Solarna toplotna energija

Energija vetrao Konvencionalnao Turbine za proizvodnju električne energije

Hidro energijao Energija vodenih tokovao Energija talasa o Energija vodenih strujao Energija plime i oseke

Gotermalna energijao Za zagrevanjeo Za proizvodnju električne struje

Energija biomase (gas metan)o Za zagrevanjeo Za proizvodnju elektične energije

Slika 1 Obnovljivi izvori energije

1

Obnovljivi izvori energije se mogu koristiti:o Za proizvodnju električne energijeo Za zagrevanje o U transportnim sretstvima

Među obnovljive izvore energije koje ne proizvode CO2 spada i biomasa.To je zbog toga što biomasa prilikom sagorevanja emituje CO2 u atmosferu, međutim toliko se CO i apsorbuje dok se taj organski materijal proizvodi, pa se smatra da je biomasa neutralna.

Slika 2. Potrošnja energije u Nemačkoj u 2003 g

Velika Britanija je pre 50 godina za dobijanje energije koristila ugalj 90%. Danas je ta količina pala na 15%, ostalo je gas i nafta a obnovljivi izvori energije su 3%.

Slika 3. Energija vetra u svetu

Što se tiče solarne energija najviše postrojenja se nalazi u:o Japanu 331 MWo SAD 127 MW

2

2. SOLARNA ENERGIJA

Solarna energija se danas uglavnom koristim za grejanje objekata i zagrevanje vode u domaćinstvima. Postoje i jedinice sa većim performansama za hotele, rezidencionalne komplekse, i škole. Osim toga solarna energija može da se koristi za grejanje bazena a u poljoprivredi za grejanje staklenika, štala itd. (Cena površine solarnih kolektora iznosi 250 do 300 € po m2.)

Tehničko rešenje solarnih elektrana

Postoje sledeći osnovni tipovi tehničkog rešenja solarnih elektrana:o Parabolična o Solarne kuleo Sistem u obliku činijeo Adijabatsko zagrevnje vazduha

Slika 4. Solarni izvori energije

(Sada su u Španiji u izgradnji dve solarne električne centrale kapaciteta 50 MW svaka. Svaka će davati 157 GW·h godišnje čiste solarne električne energije, što odgovara godišnjoj potrošnji električne energije grada od 180 000 stanovnika po centrali. Rezultet toga će biti najveća na svetu solarna električna centrala sa kolektorima površine 1,1 milion m2. 642 kolektora okružena sa dvesto hiljada ogledala biće razmešteno na površini od 200 hektara ili oko 200 fudbalskih terena. Planira se da će 600 radnika raditi u fazi izgradnje tokom 18 meseci. Otvaranje se planira za 2006 godinu i koštaće oko 400 miliona € za oba postrojenja).

ENERGIJA SUNCA

Više miliona godina Sunce daje energiju koja je sadržana i u uglju i nafti. Sunce pokreće okeanske struje, vetrove, (uragane, tornada) a daje i energiju kojom biljke sintetišu hranu. Količina solarne energije koja dođe do površine zemlje zavisi od lokacije na Zemlji. Iznad

3

Zemljine atmosfere od sunca dolazi 1,4 kW energije po 1 m2 površine Zemlje. Na slici 5 je pokazano delovanje i iskorišćavanje energije sunca. Prolaskom kroz atmosferu sa 0,4 kW (30%) Sunčeve energije se apsorbuje i samo oko 1kW padne na 1 m2 Zemljine površine normalonu na smer zračenja. Energija zračenja Sunca zbog zemljine rotacije se raspoređuje po celoj površini zemlje pa je prosečan dotok energije 230 W/m2, odnosno %,52 kWh/m2 dnevno što zavisi od trajanja insolacije(geografska širina, godišnje doba) oblačnosti od zagađenja atmosfere itd.

Slika 5. Delovanje i iskorišćenje energije Sunca

KORIŠĆENJE ENERGIJE SUNCA

Toplotna energija sunca se može koristiti pomoću aktivnih i pasivnih solarnih sistema. Kod pasivnih sistema se koristi prirodno strujanje zagrejanog medija (obično voda ili vazduh) a kod aktivnih sistema suuključeni posebni kolektori koji prikupljau toplotu i pumpe koje prisilno omogućuju cirkulaciju zagrejanog medija.

Telo koje apsorbuje toplotu sunčeve energije i pretvara je u toplotu se zove kolektor. Postoje dve vrste kolektora:

Ravni, i Koncentrirajući

Ravni solarni kolektori

Aktivni solarni sistem za grejanje tople vode treba da ima pumpu za cirkulaciju vode iz solarnog rezervoara kroz kolektore. Postoje dva aktivna sistema solarnog grejanja tople vode:

sistem otvorene petlje sistem zatvorene petlje

Sistem otvorene petljeKod ovog solarnog sistema za grejanje tople vode u solarnom rezervoaru cirkuliše

direktno kroz solarne kolektore, gde se zagreva i vraća u rezervoar. Ovo je osnovni sistem, koji se prvi pojavio na tžištu, pre mnogo godina i princip rada mu je vrlo jednostavan. Upravljač pumpe (nazvan i diferencijalni upravljač) uključuje pumpu kada je u kolektoru toplija voda nego u rezervoaru a isključuje kada se temperatura izjednači. Prednosti ove instalacije su cena i laka instalacija. Međutim ima i nedostatke, prvi je nikakva zaštita od smrzavanja, osim ručnog ispuštanja vode u zimskom periodu. Drugo je da nema temperaturne zaštita. Može se desiti ako se topla voda tokom dana ne troši, da dođe do proključanja vode u rezervoaru i kolektoru. Ako do

4

ovog dođe sigurnosni ventil (ako je ispravan) se otvara. Ovo znači da dolazi do gubitka energije. Problem može izazvati i talog u cevima kolektora, ako voda sadrži određene primese. Tada se smanjuje efikasnost kolektora.

Slika 6. Sistem sa otvorenom petljomSistem sa zatvorenom petljom

Ovaj sistem direktno ne greje vodu u rezervoaru. Ovo znači da voda u rezervoaru direktno ne cirkuliše kroz solarni kolektor. Kod ovog sistema poseban fluid cirkuliše kroz kolektore a koristi se izmenjivač toplote, da bi se zagrevala voda u rezevoaru. Ovaj izmenjivač toplote može

Slika 7. Sistem sa zatvorenom petljombiti ugrađen u rezervoar ili posebno. Ako je odvojeno potrebna je nova cirkulaciona pumpa za cirkulaciju vode iz rezervoara i izmenjivača. Fluid koji se koristi u izmenjivaču je propilen glikol. Može se u sistem ukljućiti i ekspanziona posuda, merač pritiska, termostatski ventili i drugo.

5

Sistem sa zatvorenom petljom takođe ima neke prednosti. Pošto se koristi glikol za prenos toplote otpada mogućnost od smrzavanja a takode i problemi stvaranja kamenca u kolektoru, ako je voda tvrda. Problem zaštite od povećanja pritiska se rešava pomoću ekspanzionog suda. Sistem zatvorene petlje je na slici 7.

Da bi se rešio problem pregrevanja fluida u kolektoru koristi se sistem sa drenažom sa vodom umesto glikola. Postavlja se mali rezervoar sa vodom u kolektorskoj petlji. Pošto je taj rezervoar ispod kolektora voda je napunjena do vrha rezervoara a kolektori su suvi, dok pumpa ne cirkuliše. Kad je voda u rezervoaru hladnija od vode u kolektoru uključuje se pumpa i voda cirkuliše i zagreva se u kolektoru, kad se postigne podešena temperatura, pumpa se isključuje i voda iz kolektora se sliva u pomoćni rezervoar. Na taj način problem smrzavanja se rešava pomoću gravitacije a a problem pregrevanja na isti način isključenjem pumpe i slivanjem vode iz kolektora u pomoćni rezervoar.

Koncentrirajući kolektori

Koncentrirajući kolektori su se pokazali kao postrojenja pogodna u metalurgiji za proizvodnju metala visokog kvaliteta i čistoće. Sučeve peći rade bez elektroda, pa se u njima mogu proizvoditi vrlo čisti hemijski spojevi, monokristali i poluprovodnici.

Poznata je Sunčeva peć snage 1 MW u francuskim Pirinejima u mestu Odeilo (slika 9.). Sunčevi zraci padaju na 63 ravna ogledala površine po 45 m2 koji prate Sunčeve zrake i reflektuju ih na parabolično ogledalo, a ono ih koncentriše u metaluršku peć na kojoj se u fokusu postiže temperatura od 3000°K. Tako dobijena visoka temperature omogućava energetsko pretvaranje (zračenje-toplota-para-električna energija) Sunčevog zračenja u električnu energiju.

Slika 8. Sunčeva peć snage 1 MW u francuskim Pirinejima

Dobijanje električne energije iz Sunčevg zračenja može se ostvariti i bez koncentracije zračenja. Takva postrojenja su obično robusna i jednostavna, rade sa niskim temperaturama (343-353°K). U izmenjivaču toplote ugrejana voda predaje toplotu freonu, koji na toj temperaturi isparava. Freonske pare mogu se upotrebiti za proizvodnju elektricne energije ili za pogon pumpi. Takva postrojenja grade se za male snage, a za veće snage nužna je koncentracija zračenja (više temperature), jer od temperaturi zavisi stepen delovanja.

6

Slika 9. Šematski prikaz solarne elektrane sa tornjem

U poslednje vreme se radilo mnogo na izgradnji solarnih elektrana sa tornjem. Šema takve elektrane prikazana je na slici 9. Za odvodenje toplote iz kotla služi medijum (voda ili organska tečnost) koji se vode u rezervoar u kome se nagomilava toplota u obliku rastopljene soli. Rastopljene soli predaju toplotu vodi i pari u generatoru pare gde se proizvodi para koja tera parnu turbinu.

U dosadašnja praktična iskustva iskorišćenja solarne energije i njene konverzije u električnu su bila oko 10%, dok, su u poslednje vreme izvedeni sistemi sa iskorisćenjem preko 30%. Iskorišćenje zavisi od razvoja rehnologija površinskih prevlaka i njihove sposobnosti apsorpcije solarnog zračenja i male emisije u infracrvenom području spektra zračenja. Visokofrekventna energija od Sunca prelazi u infra-crveno zračenje sa niskom frekvencrjom. Prevlaka sprečava odlazak infra-crvene energije koja se javlja kao toplotna u prevlaci. Prevlake su tankoslojne, izradene od molibdena ili aluminijum-oksida i mogu izdržati zagrejavanje do 540°C u kontinuiranoj eksploataciji i do 40 godina. Predviđeno je da se toplota regeneriše propuštanjem tečnih metala kroz kanale u kolektorima. Solarna energija se može sačuvatiti kod 540°C u rastopini soli i koristiti u vremenima kada ne sija Sunce.

Lokacije elektrana na bazi solarne energije se predviđaju u oblastima sunčanih pustinja, a procenjuje se da postrojenje od 1000 MW košta oko 1 milijarde dolara, sto je četiri puta više od cene postrojenja na fosilno gorivo ili od nuklearnog postrojenja, pri čemu nisu uzeti u obzir troškovi za gorivo.

Smatra se da će sa prosečnim vekom trajanja od 40 godina ove elektrane proizvoditi energiju sa prosečnom cenom od 0,5 centa po kWh (kod postrojenja na fosilno gorivo cena električne energije u SAD je 1,5 - 5 centi po kWh). Pošto su ovakve elektrane udaljene od potrošaca, treba uzeti u obzir gubitke energije u transportu. Moguće rešenje bi bila primena super provodnika ili bi se kao alternativa mogla izvršiti elektroliza vode do nastajanja vodonika i kiseonika, a gasovi bi se distribuirali cevovodom do centra potrošnje, gde bi se preveli u elektricitet pomoću gorivnih ćelija ili konvencionalnih postrojenja. Tehnologija izrade solarnih ćelija je skupa pa to predstavlja ograničavajući faktor njene primene. Proizvodnja celija se može poboljšati upotrebom reflektora, povećanjem koncentracije svetla koje dospeva do ćelije. Visoka cena ove energije po instaliranom kilovatu potire se činjenicom da za solarno postrojenje nije neophodno gorivo i da proizvodi polutante.

Adijabatska solarna elektranaAdijabatska solarna centrala se sastaji od velike površine pokrivene staklenikom gde se

vazduh zagreva. Zatim se tako zagrejani vazduh penje i usmerava kroz visoki dimnjak. Velika

7

brzina strujanja vazduha okreće turbinu koja se nalazi u tom dimnjaku i na taj način proizvodi električnu struju.

Slika10. Adijabatska solarna elektrana

Solarna elektrana sa paraboličnim ogledalima

Parabolična ogledala usmeravaju sunčevo zračenja ne cevi u kojima struji voda i koje se nalaze u fokusu paraboličnih ogledala (slika 10). Cevi prenose toplotnu energiju i do 400oC na fluid unutar cevi. Para koja koja nastaje usled sunčevog zagrevanja okreće turbine i generator koji proizvodi struju

Solarna energija iz svemira

Naučnici Peter Glaser i Artur Litle su predložili svemirsku verziju solarne energije. Oni su predložili solarni receptor površine 40 km2 , u sinhronoj orbiti oko zemlje, 33.450 km udaljen u svemiru, kao što je pojednostavljeno prikazano na slici 11.

Slika 11. Svemirski solarni receptor

8

Ćeliju bi uvek obasjavalo Sunce i bila bi povezana sa kablom dugim 3 km od mikrotalasnog pretvarača koji bi pretvarao energiju u mikrotalase. Prijemna stanica bi pretvarala mikrotalasnu energiju u komercijalnu električnu struju, a energija bi se koristila 24 sata dnevno tokom cele godine. U ovom slučaju ne bi bilo od značaja da li je dan ili noć, oblačno ili koliki je ugao Sunca iz zenita, što su faktori koji utiču na primenu klasičnih kolektora, solarnih ćelija na Zemlji. Svemirska solarna ćelija bi primala kontinuirano pun fluks Sunčeve energije u svemiru odnosno 1,4 kW po m2 u toku 24 sata dnevno.

Ovakvi sistemi ne mogu funkcionisati bez odredenih rizika. Usled velike razdaljine svemirske stanice od prijemnika na Zemlji, moglo bi doći do pogrešnog usmerenja pravca snopa zračenja, sto bi uzrokovalo da snop promaši prijemnu stanicu. Procenjuje se da bi 250 ovakvih svemirskih stanica zadovoljavalo potrebe električne energije SAD. Postavljanje ovakve stanice u svemiru podrazumeva mogućnost lansiranja postrojenja teškog oko 2,5 miliona kilograma i to sa cenom od oko 50 US $ po 1 kg tereta. Jos uvek su u toku istraživanja primene ovakvih stanica u budućnosti, kao i razvoj tehnologija tankoslojnih prevlaka radi proizvodnje jeftinih solarnih ćelija.

Pasivno korišćenje Suncevog zračenja

Za razliku od aktivnih solarnih sistema u pasivnim solarnim sistemima koriste se delovi zgrade za skupljanje toplote, a toplota se prenosi uglavnom prirodnim prelazom toplote, vođenjem toplote ili zračenjem. Prema tome, pri pasivnom grejanju elementi zgrade su integralni dio sistema. Spremnici toplote su takođe svi delovi zgrade (zidovi podovi, plafon itd), a mogu se koristiti i posebni spremnici.

Slka 12. Princip pasivnog solarnog grejanja kuće zimi i leti

Pri projektovanju i gradnji zgrada sa aktivnim ili pasivnim grejanjem potrebno je što više smanjiti toplotne gubitke, jer se toplotnom izolacijom mogu povećati energetske uštede ako je dobro izvedena, ili povećati potrošnju energije za zagrejavanje ako je izolacija loše izvedena. Dobar pasivni sistem za grejavanje pomoću Sunčevog zračenja može se najlakše ugraditi u građevinu pri projektovanju i zbog toga je pogodniji za nove a slabiji za postojeće građevine.

Prilikom projektovanju pasivne solarne zgrade valja dobro odrediti položaj zgrade (zimi da južni zid prima maksimalno Sunčevo zračenje - mnogo stakla, a leti te površine treba zaštititi od Sunca), položaj i veličinu prozora, položaj i boju zidova i krova i slično.

Pasivni sistemi imaju niz prednosti: održavanje je minimalno, vek trajanja duži, korišćenje sistema jednostavnije i cena niža. Na slici 12 prikazan je jedan od najjednostavnijih načina pasivnog grejanja. Sunčevo zračenje upada kroz velike staklene stijene i direktno zagrejava prostoriju. Dozračena toplota uskladištava se u elementima prostorije (zidovima, podu ili plafonu) ili u posebnim spremnicima (pesak ili tečnost) koji se zagrejavaju danju, a odaju toplotu noću. Nadstresnica sprečava da Sunčevo zračenje za toplih letnjih mjeseci prodire u prostoriju. Takođe se u tu svrhu može koristiti listopadno drveće. To je ujedno i najefikasniji način pasivnog grejavanja.

9

Veliki problem takvog načina grejanja je efikasna regulacija grejanja (sprečavanje pregrejavanja danju ili smanjenje gubitaka noću). Postoje još druge varijacije konstrukcionih izvedbi zgrada za pasivno grejanje (različite izvedbe zidova i boja, specijalne izvedbe krova, kanali za strujanje zagrejanog vazduha itd.).

Solarne zemunice – eko kuće budućnostiSolarne zemunice su samogrejne ekološke kuće sa zemljanom zaštitom, koje ostvaruju

uštedu u grejanju do 85 %. Osvetljenje se štedi oko 30 %, a građevinski materijal od 18 do 40 %.Ovakve solarne kuće umesto klasičnog krova imaju zemljanu zaštitu, koja zimi štiti

objekat od niskih, a leti od visokih temperatura, a pored toga zidovi su zaštićeni od erozije (nema potrebe za izradom fasade). Nisu potrebne ni znatne grejne instalacije. Eko kući nisu potrebni duboki temelji prizemlje jedelimično ukopano u zemlju.

Uštede u grejanju se zasnivaju i na reflektujućim površinama, koje u velikoj meri reflektuju sunčevo zračenje i usmeravaju ga u kuću. Gornja reflektujuća površina je ugrađena u strehu i najčešće je fiksna, a donja se nalazi ispod prozora. Pokretna je i služi kao kapak.

U srbiji je dosada sabrađeno desetak takvih kuća u Novom Sadu (na putu za pejićeve salaše, kod Adica i na fruškoj gori), Somboru, Zaječaru, ljigu itd. Idejni tvorac koji je u Srbiji patentirao ovakvu gradnju je akademik Veljko Milković, koji je i dalje usavršava.

Proizvodnja električne energije direktnim pretvaranjem Sunčevog zračenja

Fotonaponsko pretvaranje neposredno je pretvaranje energije fotona u električnu energiju. Snop zraka svetlosti je skup elektroenergetskih talasa različitih frekvencija, a elektromagnetski talasi nisu ništa drugo nego bujica fotona koji imaju svoju malu ali ipak konačnu energiju. Budući da su elektroenergetski talasi različitih frekvencija, strujanja fotona imaju različite energije.

Jos 1838. godine Bekerel je otkrio fotoefekat na taj način sto je zapazio da se jačina struje između metalnih elektroda u elektrolitu povećavala kada su se elektrode osvetlile.

Krajem devetnaestog veka napravljena je prva fotoćelija iz selena, a početkom dvadesetog veka (1905. godine) Ajnštajn objašnjava fotoefekat. Fotoelement iz selena imao je vrlo mali stepen

10

delovanja (oko 1%), pa je pronalazak (1954. godine) fotoelementa (solarne ćelije) na bazi silicijuma bio veliko otkriće sa stepenom delovanja 10-20%.

Ef = h·y,gdje je: y - frekvencija fotona; h - Plankova konstanta (h = 6.624 . 10 -34 Js)

Obično se na prednjoj strani solarne ćelije nalazi metalna rešetka, a zadnja strana je prekrivena metalnim kontaktom.

3. ENERGIJA VETRA

Zbog nejednakog zagrejavanja Zemljine površine Sunčevim zračenjem nastaje kretanje vazduha. Deo tog kretanja paralelan sa povrsinom Zemlje zove se vjetar. Kretanje je posljedica nejednakih pritisaka više zagrejanih slojeva na manjim visinama i manje zagrejanih slojeva na većim visinama. Ovo kretanje je uslovljeno silama:

• Gradijentna sila• Koriolisova sila• Sila trenja

Gradijentna sila potiskuje vazduh iz oblasti višeg ka oblasti nižeg pritiska, Koriolisova sila djeluje normalno na smer kretanja, a sila trenja suprotno od smera kretanja.

Zbog toga što je trenje najjače blizu površine Zemlje, vetar u donjoj troposferi sa povećanjem nadmorske visine postaje brži i postepeno menja smer. Za primenu su važni lokalni vetrovi koji nastaju na odredenom manjem geografskom području zbog nejednake apsorpcije Sunčevog zračenja (kopno, more) odnosno kao posljedica globalnih vazdušnih struja, modif ikovh reljefom zemljiša. Za ocenu jačne odnosno brzine vetra čsto se koristi Boforova skala prikazana u tabeli 1.

Tabela 1. Boforova skala

Bofor Čor m/s1 1 -3 0,5 -1.82 4 -6 1.8 -3.63 7 -10 3.6 -5.84 11 -16 5.8 -8.55 17 -21 8.5 -116 22 -27 11 -147 28 -33 14 -178 34 -40 17 -219 41 -47 21 -2510 48 -55 25 -2911 56 -63 29 -3412 64 -71 34 -36

Instrumenti a merenje brzine vetra zovu se anemometri. Pri prikazivanju mernih podataka o vetru potrebno je naznačti visinu iznad tla i konfiguraciju tla na mestu gdje je merenje izvedeno. Ako podaci o brzini vetra nisu dobiveni na mestu gdje je rotor turbine, merne vrijednosti treba da se koriguju zbog razlike u visini i konfiguracije terena.

3.1 Elektrane na vetar

Upotreba vetra kao izvora energije datira nekih 2000 godina unazad, kada je korišćena u Perziji za mlevenje žita. U XIV veku u Holandiji su se koristile vetrenjače za pokretanje pumpi za isušivanje zemljišta, dok su se u XIX veku u Americi koristile za navodnjavanje zemljišta i napajanje stoke.Tridesetih godina ovog veka počinje izgradnja prvih vetro-elektroergetskih postrojenja. Prvi veći vetrogenerator pušten je u rad u Vermountu (SAD) i bio je instalisane snage 1,25 MW. Zatim je zaustavljen razvoj vetrogeneratora sve do sedamdesetih godina ovog

11

veka. Ovo ponovno interesovanje bilo je posledica energetske krize, kao i embarga zemalja Bliskog istoka na proizvodnju i izvoz nafte. Generalno se vetrogeneratori dele na dve grupe:

• vetrogeneratori sa horizontalnom osom (HAWT)• vetrogeneratori sa vertikalnom osom (VAWT

Slika 13 Vetrogenerator sa vertikalnom osom Slika 14. Vjetrogenerator sa horizontalnom osomVAWT HAWT

Prednost drugih je što su otporniji na olujne vetrove i što ih ne treba usmeravati ka vetru, all im je mana manja efikasnost nego kod sistema sa horizontalnom osom, koji danas preovladuju.

Kod vetrogeneratora sa horizontalnom osom rotor može biti postavljen uz ili niz vetar. Ukoliko je rotor niz vetar, nije potrebno pozicioniranje kabine, pošto ona sama prati vjetar. Najviše se koristi danski koncept turbine - HAWT uz vetar sa tri krila, mada postoje turbine sa dva, pa i jednim krilom.

Postoje dva pristupa u konstrukciji krila radi regulisanja snage vjetra:• pasivna (STALL) regulacija• aktivna (PITCH) regulacija

Kod pasivne regulacije samim aerodinamičkim oblikom je izvedeno da iznad određenih brzina potisak na krila počinje da opada. Ovo se dešava zbog turbulencije na krajevima krila pri jačim vetrovima.

Aktivna regulacija se sastoji u promeni napadnog ugla krila, tako da ova dobijaju manje ili više vetra. Zbog znatno složenijeg održavanja turbine sa aktivnom regulacijom, uglavnom su u upotrebi one sa pasivnom (2/3 turbina u svijetu). Rad vetrogeneratora zavisi od toga da li vetar duva i kojom jačinom. Počinju sa radom za brzine od (2-6) m/s, a optimum rada dostizu sa 10-15 m/s. Kada brzina prede 25 m/s, ceo sistem se zaustavlja iz bezbedonosnih razloga (da se pri velikim rotacionim brzinama mehaničke komponente ne bi naprezale iznad granica izdrzljivosti).

Raspon snaga vetrogeneratora je dosta veliki tako da se uvek može, za određene lokacije i brzine vetra, naći odgovarajuće rešenje. Elektrane na vetar prema snazi mogu se podeliti u tri osnovne grupe:

• male snage, od 10 do 200 kW• srednje snage, od 200 do 1000 kW• velike snage, od 1 do 4 MW

Sistemi male snage se obično koriste za izolovana autonomna područja, gde rade u sprezi sa akumulatorskim baterijama, da bi se energetske potrebe podmirivale i u vreme kada vetra nema.

12

Najfleksibilniji su sistemi (10-500) kW koji se koriste pojedinačno ili u farmama kada rade priključeni na mrežu. Veliki megavatski sistemi su pogodni za uključenje u elektroenergetski sistem. Instalacije male snage obično koriste generatore jednosmerne struje, zato što se obično koriste za punjenje akumulatora. Za srednje snage se koriste asinhroni generatori, zato što ih je u slučaju rada rada na mreii moguće direktno priključiti. Kod megavatskih sistema se mogu koristiti i sinhroni generatori, a pošto oni rade isključivo pri sinhronoj brzini obrtanja mora postojati AC-DC-AC pretvarač radi održavanja stalne učestalosti struje isporučene u mrežu. U pogledu razvoja generatora išlo se na stalno povećanje snage jedinica kao i njihovo grupisanje u farme.

Osnovni delovi elektrane na vetar

Osnovni delovi vetroturbine su (prikazani na slici 15) Krila Rotor Glava turbine Toranj Bazni deo

Slika 15. Osovni delovi vetroturbine

Instalisani kapaciteti elektrana na vetar su prikazani u tabeli .

Tabela 2. Instalisani kapciteti elektrana na vetar

Zemlja Kapaciteti (MW)Nemačka 2113Danska 1300Španija 590Velika Britanija 340Holandija 333Italija 154Švedska 140Europa ukupno 5487SAD 1693

13

Indija 938Kina 190Svet 8440

Negativne pojave kod elektrane na vjetar

U ovom smislu treba razmotriti sljedeće aspekte:• javna sigurnost• akustične pojave• elektromagnetne smetnje• uticaj na flora i faunu• ostećenje zemljišta• narušavanje eksterijera

Pošto se elektrane na vetar instaliraju i u naseljenim oblastima svi delovi treba da budu kvalitetno napravljeni, da ne bi došlo do njihovog otkidanja i razletanja. Iz istih, bezbednosnih razloga, vetrogeneratori se isključuju pri jakim vetrovima.

Buka koju prave vetrogeneratori je posledica kretanja krila kroz vazduh, pri čemu dolazi do trenja o čestice vazduha („fijučuća buka“) i posledica prolaska krila pored tornja („bubnjajuca buka“).

Treba obratiti pažnju da li se elektrane na vetar grade na obradljivom ili jalovom zemljistu. Po mogućnosti treba izbeći ono prvo, s obzirom da tada dolazi do trajnjih oštećenja zemljišta postavljanjem postolja za tornje kao i izgradnjom prilaznih puteva za potrebe postavljanja vetrogeneratora njihovog kasnijeg servisiranja. Ovaj problem naročito dolazi do izražaja na farmama generatora na vetar, koje zauzimaju dosta velike površine (da bi se izbeglo međusobno ometanje generatora).

Ako je vetrogenerator postavljen na obradljivom zemljištu poljoprivredni radovi se mogu obavljati najnormalnije oko baznih delova turbina.

Elektromagnetne smetnje se mogu javiti zbog varničenja u generatoru, kao i pri obrtanju krila reflektuju mikro radio i televizijske talase. Utoku rada vibracije elektrane se prenose na tlo što može da smeta živoj prirodi.

4. HIDRO ENERGIJA

o Energija vodenih tokovao Energija talasa o Energija vodenih strujao Energija plime i osekeo Toplotna energija vode

4.1. Energija vodenih tokova

Korisćenje vodenih potencijala predstavlja značajn energetski kapacitet. Voda je jedan od obnovljivih izvora energije. Energija vodotoka primjenjuje se već stotinama godina (vodeni točak, pogon čekića i dr.). Za razliku od uglja i drugih fosilnih goriva čije su rezerve ograničene, rezerve vode za proizvodnju energije se, posmatrano globalno, ne iscrpljuju

Koristenja vodnih resursa, sa svim svojim uticajima dobijaće jos naglašeniji značaj iz sledećih razloga:

• voda je obnovljiv resurs energije, što znači da se raspoložive rezerve vode za proizvodnju energije ne iscrpljuju

14

• većina drugih klasičnih izvora energije postaje sve skuplja,• proizvodnja energije na bazi drugih izvora uglavnom zahteva obezbjeđenje i

hidroenergije kao napr. vode za potrebe hlađenja, gašenja i transporta šljake,• nizak stepen iskorišćenja uglja kod proizvodnje termoenergije, uvodenje novih metoda za

transformaciju postojećih resursa (gasifikacija, likvefakcija uglja i dr.) navode na potrebu da se rezerve uglja što racionalnije troše, sto navodi na potrebe većeg vrednovanja hidroenergije,

• uticaj akumulacija izgrađenih za proizvodnju hidroenergije može da ima i značajne višenamenske efekte, kako pozitivne tako i negativne.

4.1.1. Hidroelektrane i okolinaHidroelektrane ciji je udeo u proizvodnji električne energije u zemljama Evropske

zajednice iznosio 16% u osamdesetim godinama, a 11% u 2000. godini, predstavljaju značajan izvor električne energije.

Imajuci u vidu koristi koje se postižu izgradnjom brane i akumulacije, kao npr. eliminisanje poplava i s tim u vezi mogućnost intenzivnije obrade poljoprivrednog zemljišta, mogućnosti navodnjavanja i povećanja prinosa, unapređenje ili ograničavanje plovidbe, poboljšavanje uslova vodosnabdevanja, proizvodnje električne energije itd. sasvim je jasan i prihvaćen stav da se hidroelektrane trebaju graditi.

Medutim, ne treba gubiti iz vida da izgradnja hidroelektrana ima i negativnih posljedica, kao sto su: narušavanje prirode, poremećaj ravnoteže života u rekama, iseljavanje Ijudi iz potopljenog područja i problemi njihovog zapošljavanja, promena klime, promena podzemnih tokova vode i pogoršavanje vodosnabdjevanja nekih područja i dr.

4.1.2. Tipovi hidroelektranaZavisno od prirodnih uslova odnosno karakteristika kroz koje protiču vodotokovi grade se

različiti tipovi hidroelektrana kao: protočne i akumulacione

Korisćenje vodene energije se ostvaruje u hidroelektranama koje se od osnovnog postrojenja koje proizvodi energiju, to su turbinski uredaji i generator koji proizvodi elektroenergiju. Turbinu pokreće voda a zatim se aktivira generator. Na slici 2.7. je prikazana hidrocentrala sa niskim pritiskom.

Slika . Hidrocentrala sa niskim pritiskom

4.1.3. Projekti skladištenja energijeVišak proizvedene energije (u vreme kada nema potrebe za el. energijom) se koristi za

pumpanje vode u viši rezervoar, gde se voda skladišti u obliku potencijalne enrgije. Kada se ukaže potreba za proizvodnjom maksimalne količine energije, ova voda se oslobađa. Smatra se da sistem skladištenja energije funkcioniše sa oko 2/3 efikasnosti, zbog toga što se jedan deo energije troši za pumpanje vode u viši rezervoar. Međutim, energija koja se koristi za pumpanje vode bi ionako bila izgubljena, jer predstavlja višak proizvedene energije. Projekti skladištenja energije su veoma korisni u hitnim slučajevima.

Postoje i mikro hidrocentrale, snage do 1 000 W, koje se koriste u poljoprivredi, manjim radionicama i snabdevanje neophodne javne servise. Takođe koriste prirodan tok vode i na taj način ove hidrocentrale ne ugražavaju đivotnu sredinu. Uglavnom ih koriste neke zemlje u razvoju. U Pakistanu ih korise u preko 40 udaljenih sela, u Nepalu je instalirano 100 ovih mikro

15

psostrojenja, a ima ih u još preko 50 zemalja u razvoju. Male hidrocentrale su nezamenljive u udaljenim planinskim predelima, u kojima nema izgrađena el mreža.

Kanada je prva zemlja u svetu po proizvodnji energije korišćenjem energije vode. U Švedskoj postoji 1000 hidrocentrala, među njima je veliki broj malih.

4.2. Morske struje

Okeanske struje su snažne struje sa ogromnim količinama vode, sa važnim uticajem na klimu, a u posledica se dejstva vetra na morskoj površini i uticaja razlike u temperaturi.

Dubina morskih struja je ograničena na nekoliko stotina metara a takve struje se nazivaju horizontalne i kreću se od ekvatora. Poznate su struje:

Ekvatorijalne, koje se kreću prema istoku u severnoj hemisferi. Suptropske, koje idu prema istoku i stvaraju kompletan sistem istočnih struja.

Najpoznatije su Golfska u severnom Atlantiku i Kurošijeva u severnom Pacifiku. Subarktičke, koje idu prema istoku sa većim ili manjim razlikamaKoličina protoka vode iznosi za Golfsku struju 80 106 m3 /s, a za Kurošijevu 55 106 m3 /s.

Te su količine vode znatno veće nego protok svih reka na zemlji zajedno. U pojedinim zonama brzina kretanja vode je veća od 2,5 m/s. Vekliki nedostatak morskih struja je promenljivost toka struje.

Za korišćenje morskih struja mogli bi se upotrebljavati reverzibilni propereli sa malom snagom po m2 , što bi pri brzini 2 m/s davalo oko 4 kW/m2

4.3. Korišćenje energije morskih talasa

Talasi se razlikuju po visini, dužini i brzini, pa je njihova energija zavisna od ovih veličina. Svaki talas nosi potencijalnu energiju uzrokovanu deformaciijom površine i kinetičku energiju nastalu zbog kretanja vode.

Energija talasa opada sa dubinom talasa na dubini 50 m iznosi svega 2 %. Snaga talasa se procenjuje na 2 109 kW, štoodgovara snazi od 10 kW na 1 m linije talasa. Ova snaga varira od geografskog položaja od 3kW/m na Mediteranu do 90 kW/m na Severnom atlantiku.

Zbog lakšeg dovođenja do potrošača najjednostavnije je iskorišćavanje enrgije talasa uz obalu. Iako je na pučini njihova snaga znatno veća. Velika Britanija i Japan su zemlje u kojima se radi najviše na iskorišćenju energije morskih talasa.

Danas su u osnovi poznata tri načina korišćenja energiije talasa: Preko plutača Pomičnog klipa i Lopatica

Slika Postrojenje Moćni kit u Pacifiku, koristi energiju talasa, 120 kW, Japan

16

4.4. Energija plime i oseke

Korišćenje energije plime i oseke je vrlo staro. Prvi mlin na plimu i oseku je radio još u 11 veku a neki od njih su bili u radu do polovine prošlog veka.Plima i oseka su posledica delovanja sunca i meseca. Amplituda o frekvencija su različite na pojedinim obalama. Na obalama Atlantskog okeana ima dve plime na 12 i 15 min na Tahitiju 12 sati a na obalama Indokine javlja se samo jedna plima na 24 sata. Amplitude iznose od svega nekoliko cm do u nekim mestima 14 m.

Procenjuje se da ukupna energija plime i oseke iznosi 23 000 TWh godišnje. Najveći do ove energije se nalazi u morima gde su amplitude manje od 1 metra što je nedovoljno za ekonomično korišćenje.

Korišćenje energije plime i oseke može se ostvariti pomoću turbina koje rade u jednom smeru, zatim pomoću turbina koje rade u oba smera, te konačno one koje rade u oba smera i kao pumpe. Trećim načinom se najbolje iskorišćavaju potencijalna energija plime i oseke. Za funkcionisanje ovog načina neophodno je korišćenje akumulacionog bazena.

Korišćenjem bilokojeg od spomenutih načina iskorišćavaje energije plime i oseka ipak ne može se postići pogon bez prekida a samim tim ni konstantna snaga. Prema tome takve elektrane se moraju uključivati u elektroenergetske sisteme kada nema energije plime i oseka.teoretsko korišćenje ove energije se kreće oko 20%.

Slika Elektrana koja koristi snagu plime i oseke, 240 MW La Rance, Francuska

4.4. Toplotna energija okeana

Mora i okeani sadrže velike okoličine tplotne energije. Voda ima ulogu solarnog toplotnog kolektora i to na oko 70% zemljine površine. Problem je iznalaženje metoda ekonomičnog izdvajanja energije koja je sadržana u vodi. Morska voda pretstavlja veliki izvor odložene solarne energije, a prednost je da se time ne zagađuje okolina.

Temperature na površini mora se kreće od 272 ºK na Anktarktiku do 302 ºK u ekvatorijalnoj zoni. Sednja teperature mora je oko 276,9 ºK (za 1370 106 m3 vode).

Tabela 3. Temperatura zapremine moraTemperatura ºK 272 277 -283 283 -293 > 293Volumen 106 hm3 1046 221 80 23

Tabela 4. Površina okeana sa temperaturom višom od 298 ºK

17

Okean Atlantski Indijski Pacifik Ostali UkupnoPvršina106 hm2

18 28 66 14 126

Prelaz iz toplih površinskih slojeva u hladnije slojeve vode može biti po dubini vrlo brz. Sloj vode varira od nekoliko metara do 10 metara a u tropskim ekvatorijalnim područjima može biti iod 200 do 400 metra.

Još 1881 napravljena prva toplotna pumpa (Žak D. Arsonval), vrlo male efikasnosti koja je koristila za svoj rad razliku u toploti površinskih i dubinskih voda. Na slici su prikazana područja okeana koja imaju dovoljne razlike temperature između dubinske i površinske vode (18 ºK) pri dubini 500 i 1000 m.

Slika 16. Područja okeana koja imaju dovoljne razlike temperature između dubinske i površinske vode (18 ºK)

Slika 17. Šema OTEC elektrane sa zatvorenim tokom u severnim i južnim morima

Na Kubi je postavljena 1929 godine prva OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) elektrana od 22 kW. Iskorišćenje OTEC elektrane je acionalno kod temperature od 15 ºK. Na slici 23 je prikazana šema postrojenja koje koristi toplotnu energiiju mora.

18

Slika 18. Princip korišćenja topote mora a)zatvoreni ciklus i b) otvoreni ciklus

Kod otvorenog ciklusa topla voda isparava u volumenu, para pokreće turbinu i predaje se kondenzatoru. Zbog niskih parametara potrebne su velike dimenzije turbine. Prednost otvorenog sistema je u tome što se istovremeno može koristiti za dobijanje slatke vode kondenzacijom pare nakon prolaska kroz turbinu.

Geotermalna energija

Geotermalna energija predstavlja toplotu koja nastaje prirodnim procesima ispod površine zemlje. Kako se ide od površine Zemljine kore ka jezgru, temperatura se povećava u proseku za 1 C svakih 30 m. Ovaj temperaturni gradijent je posledica skladištenja toplotne energije u stenama i u fluidima koji ispunjavaju naprsline i pore u stenama zemline kore. Osnovnim izvorom geotermalne energije se smatra raspadanje radioaktivnih elemenata kojese događa duboko u zemlji. Toplota stiže do površine toplotnim prenošenjem i utiskivanjem istopljene magme u zemljinu koru. Regioni u kojima je vrela magma blizu površine voda se prirodno zagreva i nastaju: termalni izvori, gejziri i izvori vode.

Izvori geotermalne energije mogu imati temperaturu od 4 do 700 C. Izvori sa najvišom temperaturom se uglavnom koriste za proizvodnju električne energije. Korišćenjem ovih izvora energije, u svetu se dobija 300 000 MW električne energije.

19

Slika Geotermalna elektrana Geiser, SAD

Razvijene su različite tehnologije za iskorišćavanje geotermanih izvora energije. Para izvučena uz pomoć bušilica pokreće turbine koje proizvode elektrićnu energiju. U slučaju izvora koji imaju umerenije temperature toplota mora biti preneta na neki fluid sa niskom tačkom ključanja. Toplotna energija vode koje izlazi iz ovi el centrala se može koristiti za grejanje domaćinstava i staklenika, bazena, za navodnjavanje i akvakulturu. U ove svrhe se koriste izvori koji imaju temperaturu od 38 do 149 C.Geotermalne pumpe za toplotu koriste toplotu podzemne vode (od 4 38 C) kao izvor toplote u zimskim mesecima i kao prostor za skladištenje viška toplote u letnjim mesecima

5. BIOMASA

Biomasa je obnovljivi izvor energije, koji kao biljna masa bez obzira kako je uzgojena, planski ili izrasla divlje, predstavlja značajan obnovljivi izvor energije, sa oko 70 milijardi tona godišnje produkcije i oko 1800 milijardi tona postojeće biomase na Zemljinoj površini.

Na osnovu tih podataka, Američko odeljenje za obnovljive izvore energije (The U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory) procenjuje ukupni energetski potencijal globalne godišnje produkcije biomase na 2,8907xl012 J. Prema tome, produkcija biomase oko osam puta je veća od procenjene ukupne svetske godišnje potrošnje energije iz svih resursa (oko 358,7xl09 J). Trenutno, svetsko stanovništvo koristi samo oko 7% godišnje produkcije biomase, dok je njeno učešće u globalnom energetskom bilansu oko 17%, s tim da treba uzeti u obzir činjenicu da biomasa predstavlja osnovu energetskog bilansa nerazvijenih zemalja Azije i Afrike, te da je ovako visok udeo biomase u globalnom energetskom bilansu direktna posledica te činjenice.

Mnoge evropske zemlje načinile su značajan iskorak u pogledu korišćenja ovog značajnog energetskog potencijala, što je posebno izraženo kroz izgradnju sistema daljinskog grejanja na bazi postrojenja za termički tretman biomase i to, prvenstveno, koncipiranih kao postrojenja za istovremenu proizvodnju toplotne i električne energije. U Austriji, takvi sistemi uspešno funkcioniraju vise od dvadeset godina, sa preko 300 instaliranih postrojenja. Prva postrojenja za termički tretman biomase u Austriji su izgrađena ranih osamdesetih godina prošlog veka, s tim da su postrojenja tada instalirana na područjima koja karakterizira relativno mala potreba za energijom - cca 1,4 MWe prosečno. U ukupnoj unutrašnjoj potrošnji energije u Austriji, energija proizvedena termičkim tretmanom biomase učestvuje sa 12%.

Korišćenje biomase u navedenom smislu osetnije je u skandinavskim zemljama. Već u 1995-toj godini, na ovaj način pokriveno je oko 10% ukupnih potreba tih država za energijom. (Švedska - 18%, Finska - 23%, ltd.). Tako visok udeo ostvaren je, najvećim delom, izgradnjom postrojenja čiji se toplotni kapaciteti kreću u granicama od 1 do 10 MWth, uz manji broj pos-trojenja veće snage. Vlade skandinavskih država deklarirale su nameru da do 2010. godine povećaju udeo energije proizvedene korišćenjem biomase kao energetskog resursa na 15% ukupne unutrašnje potrošnje energije.

Takve tendencije potpuno se uklapaju u nastojanja Evropske zajednice ka povećanju udela biomase kao obnovljivih energetskih resursa u ukupnom energetskom bilansu sa sadašnjih cca 3,5% do 8,5% projektovane ukupne unutrašnje potrošnje energije, što po mnogim pokazateljima predstavlja ambiciozan, ali ostvariv cilj procesa čije su osnove postavljene Madridskom konferencijom u martu 1994. godine.

Energija dobijena sagorevanjem biomase, ako se posmatra sa ekološkog stanovišta, ima mnoge prednosti nad konvencionalnim, neobnovljivim izvorima energije (fosilnim gorivima):

• Na globalnoj osnovi, korišćenje energije putem termičkog tretmana biomase može značajno doprineti smanjivanju efekta globalnog zagrejavanja. Spaljivanjem biomase proizvodi se ugljenikov dioksid na isti način na koji se to dešava i kod spaljivanja fosilnih goriva, medutim rast novozasađene biomase troši otprilike istu količinu CO2 što rezultira

20

time da energija iz biomase, ako se ona koristi na održivi način predstavlja, u principu, „CO2 neutralnu energiju”, što nije slučaj sa fosilnim gorivima.

• Zamena fosilnih goriva biomasom povoljno utiče na smanjenje emisije sumpornog dioksida koji izaziva kisele kiše, uzrokuje degradiranje opšteg zdravstvenog stanja stanovništva, kao i brojne druge ekološki štetne posledice.

• Pepeo preostao nakon spaljivanja biomase, koji u drugim slučajevima predstavlja opterećenje po okolinu, velikim delom se može vratiti u okolinu, korišćenjem iskoristivog dela pepela kao đubriva u poljoprivrednoj proizvodnji

5.1. Biomasa kao izvor energije

Da bi se iz biomase proizvela energija u komercijalnom smislu, dva sistema dijametralno različitog karaktera moraju sinhronizirano funkcionisati. To su:

1. sistem za snabdevanje, koji proizvodi, sakuplja i isporučuje gorivo i2. energetsko postrojenje koje proizvodi i prodaje energiju.

U mnogim aspektima, proizvodnja energije iz biomase razlikuje se od drugih tehnika za proizvodnju energije iz obnovljivih resursa. Dva najbitnija takva aspekta su:1. Biomasa kao energetski resurs u osnovi predstavlja veliki spektar različitih sirovina koje se

odlikuju veoma različitim osobinama. Uglavnom, moguće je razlikovati četiri, odnosno (uslovno) pet kategorija izvora goriva:

a) Šumski ostacib) Poljoprivredni ostacic) Ostaci iz obrade poljoprivrednih proizvodad) Energetske kulturee) Biomasa iz čvrstog komunalnog otpada (ovu kategoriju samo uslovno možemo posmatrati u

sklopu rasprave o biomasi kao energetskom resursu, jer je suvremena zakonska regulativa promatra kao komunalni čvrsti otpad, te i obrada otpadnih tokova koji je koriste kao energetski resurs podleže mnogo restriktivnijim propisima koji važe za komunalni čvrsti otpad. U tom smislu, ovdje se neće uzeti u obzir ova kategorija kao izvor biomase).

2. Ne postoji jedinstveno usvojena tehnologija za postupak proizvodnje energije iz biomase termičkim tretmanom. Situacija u tom pogledu upravo je suprotna: veliki broj različitih tehnika razvijen je do komercijalnog stadijuma; veliki broj je u fazi ispitivanja na pilot postrojenjima, a mnoge su nove tehnike tek teoretski postavljene i predložene za dalja ispitivanja, tako da čak i vrlo gruba sistematizacija tih postupaka razlikuje tri grupe:

a) Konvencionalni ciklusb) Rasplinjavanje (gasifikacija) i drugi napredni postupcic) Zajednicko spaljivanje (co-firing) sa fosilnim gorivima

5.2. Izvori biomase i svojstva pojedinih tipova biomase

Čvrsta biogoriva, uglavnom drvo, bila su korišćena kroz vekove za proizvodnju energije. U stvari, drvo je nekad igralo istu ulogu koju ugalj i nafta igraju u ovom veku. Za najveći deo svjetske populacije drvo je još uvek najčešće korišteno gorivo, a za jedan deo njih, drvo predstavlja jedini izvor energije.

Zbog velike per capita upotrebe fosilnih goriva u industrijskim zemljama, samo oko 17% svjetske proizvodnje energije potiče iz biomase. To će ipak oko četiri puta veća količina od količine koju isporučuju hidro i nuklearne elektrane. Cak i u SAD, energija dobijena iz biomase otprilike je još ednaka onoj proizvedenoj u hidroelektranama ili pak onoj koju proizvede nuklearne elektrane (oko3-5%). Skoro sva ta energija potiče iz čvrstih goriva, uglavnom iz šumskih resursa.

21

6. BIODIZEL

Biodizel (RME – Rpičin Metil Ester) je motorno gorivo koje se dobija iz ulja repice ili iz drugih ulja (sojino, konopljino, suncokretovo, palmino) esterifikacijom sa metanolom uz dodatak katalizatora (kaljijumova ili natrijumova baza). Ulje uz dodatak metilog alkohola i kaljijeve baze postupkom esterifikacije prerađuje u biodizel koji može u potpunosti zameniti fosilno dizel gorivo. Hemijski biodizel predstavlja grupu derivata srednje dugih C16 - C18 lančanih masnih kiselina.

Slika 19. Procentualno učešće sirovina u proizvodnji biodizela.

Od uljarice ima sledeća korist: Proizvodnja sirovina (ulja) za procese dobijanja goriva Proizvodnja stočne hrane Biomasa

22

Slika 20. Blok šema izdvajanja ulja iz semena uljane repice presovanjem

6.1 Osobine biodizelaRazlozi za upotrebu biodizela su višestruki: od samog načina proizvodnje, finansijskih

troškova, energetskog bilansa, uticaja na okolinu do direktne eksploatacije u motoru. Neki od tih razloga su:

Biodizel ne oštećuje dizelski motor. Naprotiv, njegova visoka mazivost u u poređenju sa mineralnim dizelom uzrokuje manje trošenje klipova, zidova cilindara, karika motora i preciznih delova pumpi za ubrizgavanje.

Biodizel ne sadrži sumpora više od 0,001% te smanjuje emisiju policikličnih aromatskih ugljikovodika za 98% koji su izazivači raka. Medutim, u procesu odstranjivanja sumpora i aromata dolazi do izdvajanja komponenata koje imaju zadatak podmazivanja u motoru. Rezultat toga je da nova niskosumporna goriva imaju manju sposobnost podmazivanja. Goriva sa samo 0,4% dodanog biodizela imaju minimalnu mazivost koju zahtijeva standard za mineralni dizel. Stoga, mešavina sa malim procentom biodizela može u potpunosti zameniti manjak mazivosti nesumpornih goriva. Ovakva mešavina biodizela i mineralnog dizela smanjuje emisiju izduvnih gasova, a maksimalna mazivost postiže se sa mešavinom otprilike 10% biodizela u mineralnom dizelu.

U transportu se ne smatra »opasnim« sredstvom zbog visoke tačke samozapaljenja (110-170°C) u odnosu na fosilni dizel (52-55°C) i zato ne treba dodatne mere opreza.

23

Naime, čisti biodizel se može prevoziti kao i biljna ulja, dok je sa mešavinama potrebno preduzimati mere opreza kao i pri transportu mineralnog dizela.

Biodizel nije otrovan, bioloski je razgradiv, manje je iritantan za kožu i ne predstavlja opasnost za pitku vodu

Mešavina biodizela sa rnineralnim dizelom i kerozinom u hladnim vremenskim uslovima pomaže u sprečavanju smrzavanja, slično kao što se aditivi dodaju mineralnom dizelu.

Pri proizvodnji biodizela energetski bilans je pozitivan jer se za biodizel dobije 2,5 puta više energije nego što se ulaže. Naime, po 1 [ha] površine na kojoj se uzgaja uljana repica za proizvodnju bio-dizela, ulaže se 30.480 [MJ], dok se na kraju dobije 77.790 [MJ/ha], sto uključuje nastale proizvode: biodizel, glicerol, pogaću i slamu. Kruti ostatak koji je dobijen pri preradi uljane repice se presuje u brikete te se koristi kao stočna hrana.

Zamenom 1 kg dizela sa RME dobijamo 2,9 kg manje gasova koji čine efekat staklenika.

Biodizelsko gorivo uspešno je prošlo test na vozilima jer do sada nije pokazalo nikakve negativne učinke na rad motora tih vozila. Biodizel ima nešto veći cetanski broj nego fosilni dizel. Prednost motora na biodizel je bolje sagorevanje, ispusni plinovi nemaju neugodan miris i sadrže manje krutih čestica.

Ispitivanja u SAD i Nemačkoj su pokazala da se primenom biodizela smanjuje emisija štetnih gasova: NOx za 13,55%, CO2 za 35%, CO za 10-12%, SOx za 8%, krutih čestica za 24-36%, Hidrokarbonata za 37%, ugljovodonika za 10-12% i čađi za 50-52%.

Slika 21. Upoređenje biodizela i dizela iz nafte

24

Benzinska pumpa na kojoj se prodaju biogoriva etanol i metanol

25